【正文】 c2008Sheet of File:C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\新建文件夾\新建文件夾\MyDesign2.ddbDrawn By:13457 89 11 12 13 14 15 16kc044R14R24R34R154R164C44C74R44R44W54W2C74C1 4C1013457 89 11 12 13 14 15 16kc044R84R94R104R194C54C84R184W34C1113457 89 11 12 13 14 15 16kc044R114R124R134R234R244C64C94R214R224W44C121 2 3 4 5 610111213141516kc412 4 6 7810111214kc424C144C1315V4W1+15v4R254R204D14C174C18T24R274R284R294R304R314R31K27K17K37K57K47K6774 32T474 42T676 52T373 24T171 21T575 274R54W5B74C24R64W5A74C34R7I 14 4 雙閉環(huán)的動態(tài)設計和校驗 電流調(diào)節(jié)器的設計和校驗 （ 1）確定時 間常數(shù) 已知 ?sT s， ?oiT s，所以電流環(huán)小時間常數(shù) oisi TTT ??? =+=。這里選用 3DG12B 作為脈沖功率放大管，其極限參數(shù)mAIV cm 3 0 0,45BV C E O ?? . 觸發(fā)電路需要三個互差 120176。 12 圖 2 主電路圖電路 晶閘管的觸發(fā)電流為 GTI ＜ 250mA,觸發(fā)電壓 VVGT 3? 。 9. 繼電器 接觸器控制電路設計 為使電路工作更可靠，總電路由自動開關引入，由于變壓器一次側電流 AI 101 ? ，故可選 CM1100H 型斷路器，其脫扣額定電流為 85A。額定電流 （取 =0）可查得 K=， )(AVDI = LKI)2~( =(～ 2) =～ 可選用 ZP 型 3A、 700V 的二極管。 10 平波電抗器的計算 （ 1）算出電流連續(xù)的臨界電感量min211dIUKL ? （ 311） 式中 1K 為與整流電路形式有關的系數(shù)，可由表查得； inIdim 為最小負載電流，常取電動機額 定電流的 5％～ 10％計算。 62 10 ??? mR fCUP = 62 10)1 2 53( ????? W= 選 R為 10? 普通金屬膜電阻器， 。 允許偏差 +10％（ 484V） 。 壓敏電阻的計算 21 UU MA ? = ? V=230V 流通量取 5KA。 26 USIC em?=21255590106 ??181。 晶閘管實際承受的最大峰值電壓 TNU ，乘以（ 2～ 3）倍的安全裕量，參照標準電壓等級，即可確定晶閘管的額定電壓 TNU ，即 mTN UU )3~2(? mTN UU )3~2(? = 26)3~2( U = 1256)3~2( ?? V= ~ V （ 310） 取 TNU =800V。裕量，則 B=cos? = ? ? VU 133~ ~12 ???? 取 2U =125V。選擇過大又會造成延遲角?加大，功率因數(shù)變壞，整流元件的耐壓升高，增加了裝置的成本。得到過電流的自動保護。 總體結構設計 若采用轉速負反饋和 PI 調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)雖然可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實現(xiàn)轉速無靜差，不過當對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，例如要求快速起制動，突加負載動態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)難以滿足要求，因為在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動態(tài)過程的電流或轉矩，在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，只 有電流截止負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的，但它只是在超過臨界電流值以后，靠強烈的負反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想地控制電流的動態(tài)波形，當電流從最大值降低下來以后，電機轉矩也隨之減少，因而加速過程必然拖長。并且晶閘管可控整流裝置無噪聲、無磨損、響應快、體積小、重量輕、投資省。 在 VM 系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動觸發(fā)裝置 GT 輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時電壓 Ud。旋轉變流機組簡稱 GM 系統(tǒng)，適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運行的系統(tǒng)，但其設備多、體積大、費用高、效率低、維護不便。由于要求直流電壓脈動較小，故采用三相整流電路。從控制的角度來看，直流調(diào)速還是交流拖動系統(tǒng)的基礎。 早期直流電動機的控制均以模擬電路為基礎，采用運算放大器、非線性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試困難，阻礙了直流電動機控制技術的發(fā)展和應用范圍的推廣。實時控制結果表明，本數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)了電流和轉速雙閉環(huán)的恒速調(diào)節(jié)，并具有結構簡單，控制精度高，成本低，易推廣等特點，而且各項性能指標優(yōu)于模擬直流調(diào)速系統(tǒng)，從而能夠實際的應用到生產(chǎn)生活中，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。所以微機數(shù)字控制系統(tǒng)在各個方面的性能都遠遠優(yōu)于模擬控制系統(tǒng)且應用越來越廣泛。 黃石理工學院 畢業(yè)設計（論文） 1 第一部分 直流調(diào)速系統(tǒng) 摘 要 近年來由于微型機的快速發(fā)展，數(shù)字交直流調(diào)速系統(tǒng)得到廣泛應用。本設計是用 8031 單片機構成的數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)。 關鍵詞 ：單片機 雙閉環(huán) 直流調(diào)速系統(tǒng) 數(shù)字方式 2 ABSTRACT WITH THE RAPID DEVELOPMENT OF MICROCOMPUTER RECENT YEARS, THE DIGITIZATION OF OVERSEA AC/DC SPEED REGULATION SYSTEM HAS ACHIEVED TO A PRACTICAL STAGE. AS THE HARDWARE CIRCUIT OF DIGITAL CONTROL SYSTEM CENTERED ON MICROPROCESSOR POSSESSES THE ADVANTAGES THAT IT HAS HIGHER STANDARDIZATION AND LOWER COST, AND IT WON’T BE INFLUENCED BY THE TEMPERATURE DRIFT OF DEVICES. FURTHERMORE, THE CONTROL SOFTWARE OF DIGITAL CONTRO L SYSTEM CAN CARRY OUT LOGICAL JUDGMENT AND SOPHISTICATED CALCULATION， AND IT CAN MAKE THE CONTRO L RULES WHICH ARE DIFFERENT FROM THE OPTIMALITY, ADAPTIVE TRAIT, NONLINEAR AND INTELLIGENCE OF THE ORDINARY LINEAR ADJUSTABILITY COME TRUE. SO THE FUNCTION OF DIGITAL CONTROL SYSTEM IS MUCH MORE SUPERIO R TO ANALOG CONTROL SYSTEM IN EVERY ASPECTS, AND IS BEING USED WIDELY. THIS DESIGN IS A DIGITAL DC SPEED REGULATION SYSTEM CONSTITUTED OF 8031 SINGLECHIP COMPUTER, THE CHARACTERISTIC IS THE SINGLECHIP COMPUTER REPLACED TH E HARDWARE DEVICES SUCH AS THE ANALOG TRIGGER, CURRENT REGULATOR, ROTATION REGULATOR, AND LOGICAL HANDOFF .FINALLY PUTTING TOGETHER THE SOFTWARE, TESTING AND COMPUTER SIMULATION. THE RESULT OF REAL TIME CONTROL INDICATES THAT THE DIGITAL DC SPEED REGULATION SYSTEM REALIZED THE CONSTANT SPEED ADJUSTABILITY OF THE DOUBLE CLOSEDLOOP OF ELECTRIC CURRENT AND ROTATE SPEED. THIS SYSTEM ALSO HAS THE SPECIALTIES SUCH AS SIMPLE STRUCTURE, HIGH CONTROL ACCURACY, LOW COST AND EASINESS TO BE SPREAD. IN ADDITION, ITS ENTIRE PERFORMANCE INDEX IS BETTER THAN THAT OF ANALOG DC SPEED REGULATION SYSTEM. AS A RESULT, THE DIGITAL DC SPEED REGULATION SYSTEM COULD BE APPLIED INTO PRODUCTION AND ORDINARY LIF E TO MEET THE NEEDS OF MODERN MANUFACTURE. KEYWORDS: SINGLECHIP COMPUTER ； DOUBLE CLOSEDLOOP ； DC SPEED REGULATION SYSTEM； DIGITAL MODEL 3 1 引 言 早期直流電動機的控制均以模擬電路為基礎，采用運算放大器、非線性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試困難，阻礙了直流電動機控制技術的發(fā)展和應用范圍的推廣。隨著單片機技術的日新月異，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術來完成，為直流電動機的控制提供了更大的靈活性，并使系統(tǒng)能達到更高的性能。 本設計主電路采用晶閘管三相全控橋整流電路供電方案，控制電路由 集成電路實現(xiàn)， 系統(tǒng)中 有 速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、觸發(fā)器、鎖零單元和電流自適應調(diào)節(jié)器等 。 由于電機的容 量較 大，又要求電流的脈動小，故選用三相全控橋式整流電路供電方案。靜止可控整流器又稱 VM 系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即 可改變 Ud，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動態(tài)性能。由于要求直流電壓脈動較小，故采用三相整流電路。而且工作可靠，能耗小，效率高。 若采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，則可以近似在電機最大電流（轉矩）受限的條件下，充分利用電機的允許過載能力，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達穩(wěn)態(tài)