【正文】 過電流敏感，在低速運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)通角很小等缺點(diǎn) 。 此外，還需注意以下幾點(diǎn)： ① 當(dāng)周圍環(huán)境溫度超過 +40℃ 時(shí)，應(yīng)降低元件的額定電流值。 直流調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù) 晶閘管有換相方便，無噪音 等 優(yōu)點(diǎn)。按照過電壓保護(hù)的部位來分，有交流側(cè)保護(hù)、直流側(cè)保護(hù)和元件保護(hù)。以過電壓保護(hù)的部位來分，有交流側(cè)過壓保護(hù)、直流側(cè)過電壓保護(hù)和器件兩端的過電壓保護(hù)三種。F 的鋁電解電容器。 1MAU =（ ~ ） ； DCU =（ ~ ） 110V= 242~198 V 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 22 選 MY31230/5型壓敏電阻。 得 C=， R=100Ω 。因此作用于晶閘管的正相電壓上升率應(yīng)有一定的限制。晶閘管發(fā)生過電流的主要原因有以下幾種：負(fù)載端過載或者短路；牧歌晶閘管被擊穿短路，造成其它元件的過電流 ?？焖偃蹟嗥骺梢园惭b在直流側(cè)、交流側(cè)和直接與晶閘管串聯(lián)。 產(chǎn)生 電流上升率 過大的原因一般有：晶閘管導(dǎo)通時(shí)，與晶閘管并聯(lián)的阻容保護(hù)中的電容突然向晶閘管放電 ；交流電源通過晶閘管向直流側(cè)保護(hù)電容充電；直流側(cè)負(fù)載突然短路等 。 基于 MCS96 系列80C196KC單片機(jī)的控制系統(tǒng)硬件功能總體框圖如圖 51所示。 80C196KC 單片機(jī)是 Intel 公司推出的一款高性能的 CHMOS 16 位單片機(jī)，在其內(nèi)部“嵌入”了以 往被認(rèn)為是“外圍”設(shè)備的多種電路，包括：時(shí)鐘發(fā)生器、多功能 I/O 口、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 PWM輸出口、串行口、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、監(jiān)視定時(shí)器、高速輸入輸出器、外設(shè)事務(wù)服務(wù)器等。此外， 80C196KC 的六個(gè)HSO 通道正好可以輸出六個(gè)觸發(fā)晶閘管的脈沖，因此我們選用它來構(gòu)成數(shù)字直流電源的控制 模塊 。并通過觸發(fā)脈沖輸出電路將觸發(fā)脈沖分配輸出。三個(gè)同步電壓分別經(jīng)電壓比較器 LM339 變?yōu)?S1， S2， S3，三個(gè)方波信號，若以“ 1”表示高電平，以 60o為單位時(shí)間，則 S1， S2， S3 的波形在電源一個(gè)正弦波周期 (6 個(gè)相帶 )內(nèi)分別組成 6 種態(tài)： 001101100110010011， 80C196KC 通過 。下面介紹具體方法。同步信號電路的主要任務(wù)是為數(shù)字觸發(fā)脈沖輸出提供一個(gè)同步信號作為相位基準(zhǔn)。 可以看出， 80C196KC 不但具有豐富的硬件資源，而且運(yùn)行速度也大為提高。單片機(jī)集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換（ A/D）、高速輸入口（ HSI）、高速輸出口（ HSO）等外圍電路，能夠降低硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 23 主電路及保護(hù)電路圖 系統(tǒng)的 主電路 是 晶閘管三相全控橋 和直流電動機(jī) ， 保護(hù)電路 采用了阻容吸收電路和快速熔斷器進(jìn)行保護(hù)。 （二） 電流上升率 di/dt：導(dǎo)通時(shí)電流上升率太大，則可能引起門極附近過熱，造成晶閘管損壞。晶閘管過電流的保護(hù) 的常用 措施有快速熔斷器和硒堆保護(hù) 等 。限制過大可在電源輸入端串聯(lián)電感和在晶閘管每個(gè)橋臂上串聯(lián)電感，利用電感的濾波特性，使 其 降低。 RP =fC 2mU 106? =50106120 210 6=10 6W 選 R為 20Ω 普通金屬膜電阻器， 。 （ 3）晶閘管及整流二極管兩端的過電壓保護(hù) 抑制晶閘管關(guān)斷過電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路方法。 （ 2）直流側(cè)過電壓保護(hù) 直流側(cè)保護(hù)可采用與交流側(cè)保護(hù)相同的方法，可采用阻容保護(hù)和壓敏電阻保護(hù)。 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA2D a t e : 7 J un 2 0 0 7 S he e t o f F i l e : E : \畢業(yè)設(shè)計(jì) \電路圖 \ M y D e s i g n . d db D r a w n B y:RVTB 圖 41 交流側(cè)保護(hù)電路 S=， U2=120V C≥6 emI S/ 2U 2= 6 12 13842/1202= 181。抑制過電壓的方法不外乎三種：用非 線性 元件限制過電壓的幅度；用電阻消耗產(chǎn)生過電壓的能量；用儲能元件吸收產(chǎn)生過電壓的能量。 采取 正確的保護(hù) 措施 是晶閘管裝置可靠地運(yùn)行 的必要條件 。 ③ 關(guān)鍵、重大設(shè)備，電流裕量可適當(dāng)選 的 大些。 晶閘管的額定電壓 晶閘管實(shí)際承受的最大峰值電壓 TmU ，乘以（ 2～ 3）倍的安全裕量，參照標(biāo)準(zhǔn)電壓等級，即可確定晶閘管的額定電壓 TNU ，即 TNU =（ 2～ 3） TmU ， 整流電路形式為三相全控橋，而26TmUU? ，則 VVU TN 882~5881206)3~2( ??? ， 取 TNU ? 800V 晶閘管的額定電流 選擇晶閘管額定電流的原則是必須使 晶閘管 允許通過的額定電流有效值大于實(shí)際流過 的 電流最大有效值 ，即 ()T AV dBI KI? ， 考慮（ ～ 2） 倍 的裕量 。 電壓比 K=U1/U2=380/120=。 變壓器二次側(cè)電壓 U2的計(jì)算 U2 是一個(gè)重要的參數(shù)，選擇過低就會無法保證輸出額定電壓 ， 選擇過 高 又會造成延遲角 ?加大，整流元件的 承受電壓 升高，增加了裝置的成本 。 ? ? 5%，取電流環(huán)開環(huán)放大倍數(shù)為 1 z??? 電流調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)為 sRKK K???? （ 2） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)選擇 2 0 .0 2 5 4onnIT T T? ? ??? ， 取 5 0. 12 7nn T s? ??? ， 即中頻寬 h=5，使 PI 調(diào)節(jié)器將轉(zhuǎn)速環(huán)校正為典型 II型系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)的跟隨行和抗干擾性。 對于晶閘管整流器，它本身是一個(gè)時(shí)滯環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)可以表示為 () zszzW s K e ??? （ 317） 式中 zK 管整流器放大倍數(shù)； z? 閘管整流器時(shí)間常數(shù)。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的分析 該系統(tǒng) 為 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) ， 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 33所示。假設(shè)電機(jī)補(bǔ)償良好，不計(jì)電樞反應(yīng)、禍流效應(yīng)和磁滯等因素帶來的 影響，并設(shè)勵(lì)磁電流恒定，得直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型為： dd d d d edIU L I R C ndt? ? ? （ 310） 式中 dU 電樞電壓； dL 電樞回路電感； dI 電樞電流； dR 電樞回路總電阻； eC 由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電勢系數(shù)，單位為 min/VWb r? n電動機(jī)轉(zhuǎn)速。為書寫方便，將 e(kT)簡化表示成 e(k)，即省去 T。由于本文的 PID控制算法的輸出量要控制晶閘管的輸出電壓，此類對象適合用位置式 PID控制算法，所以下面主要介紹位置式 PID控制算法。在上面離散化的過程中，采樣周期 T必須足夠短，才能保證有足夠的精度。積分作用度強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù) IT ， IT 越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。系統(tǒng)由模擬 PID控制器和被控對象組成。 它是一種基于負(fù)反饋的控制方法，不僅在模擬調(diào)節(jié)器得到了廣泛應(yīng)用，而且更適合于單片機(jī)控制系統(tǒng)。隨著控制理論和單片機(jī)水平的不斷發(fā)展，單片機(jī)控制系統(tǒng)的功能日益 增強(qiáng) ，適用的控制規(guī)律也 越來越多 ， 如 PID 調(diào)節(jié)、史密斯 (Smith)預(yù)估控制、最優(yōu)控制、基于狀態(tài)空間模型的設(shè)計(jì)方法和基于輸入輸出模型的設(shè)計(jì)方法等。 電動機(jī)的供電方式的選擇 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電動機(jī)供電方案選擇晶閘管三相全控橋整流電路，具體將在第四章討論。 與帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)相比，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于 Idm 時(shí)表河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 8 現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主調(diào)作用， 系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差。交流側(cè)電流通過電流互感器的作用，經(jīng)采樣， A/D轉(zhuǎn)換連到單片機(jī)。 （ 2）恢復(fù)時(shí)間 vt 從階躍擾動開始，到響應(yīng)曲線到達(dá)并不再超出允許誤差帶所需的最短時(shí)間間隔段稱 為恢復(fù)時(shí)間。 調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo) 控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)可分為跟隨性能指標(biāo)和抗擾性能指標(biāo)兩種。 （ 2）靜差率 s 當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定負(fù)載時(shí)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落 numn? 與河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 6 理想空載轉(zhuǎn)速 0n 之比，稱為靜差率 s，表示為： （ 23） 顯然，靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度，而且調(diào)速范圍和靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼此孤立的，只有同時(shí)提示才有意義 。同時(shí)，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動小。由于要求直流電壓脈動較小，故采用三相整流電路。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 dU ，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用 的 快速性能好，提高系統(tǒng)動態(tài)性能。因此，調(diào)速系統(tǒng)以調(diào)壓調(diào)速為主，本設(shè)計(jì)采用調(diào)壓調(diào)速方式。此種方法使電動機(jī)從額定轉(zhuǎn)速向上變速，屬于恒功率調(diào)速方法，動態(tài)響應(yīng)慢，調(diào)速范圍小。 直流調(diào)速系統(tǒng)的控制方法的選擇 直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的表達(dá)式如下： ??? ?e aC RIUn（ r/min） （ 21） 式（ 21）中： U—— 電樞電壓（ V）； aI —— 電樞電流（ A） 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 2 直流調(diào)速 系統(tǒng) 理論研究和 方案 確定 本設(shè)計(jì) 的 主電路 供電方案 采用晶閘管三相全控橋整流電路，控制電路由軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，取代傳統(tǒng)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。由于微機(jī)具有較高的性價(jià)比，因此在工業(yè)生產(chǎn)過程和設(shè)備控制中得到了廣泛的應(yīng)用。在數(shù)字化系統(tǒng)中 ， 除具有常規(guī)的調(diào)速功能外 ， 還具有故障報(bào)警 ， 診斷及 數(shù)據(jù)采集和顯示 等功能 ， 同時(shí) ， 數(shù)字系統(tǒng)通常具有較強(qiáng)的通信能力 和較強(qiáng)的抗干擾能力 。 直流調(diào)速 系統(tǒng) 是指人為地或自動地 調(diào)節(jié) 直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 ， 以滿足 控制系統(tǒng)性能的 要求 。 直流調(diào)速系統(tǒng)，特別是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣的電氣傳動裝置之一。 隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 、電力電子技術(shù)、自動控制理論 的發(fā)展，電力電子器件、超大規(guī)模集成電路和傳感器的出現(xiàn)，電力拖動控制系統(tǒng)不斷向前發(fā)展。調(diào)速系統(tǒng)的控制方案是依靠軟件程序來實(shí)現(xiàn) ，軟件的模塊化結(jié)構(gòu)可以實(shí)時(shí)增加、更改、刪減應(yīng)用程序，當(dāng)時(shí)及系統(tǒng)變化時(shí)也可以徹底更新，軟件控制的這種靈活性大大增強(qiáng)了控制器對被控對象的適應(yīng)能力，使各種新的控制策略和控制方法得到實(shí)現(xiàn)。 在傳統(tǒng) 的直流調(diào)速系統(tǒng) 中，控制回路全部采用模擬電子器件 ， 如晶體管、各種線性運(yùn)算電路等， 雖 然 一定程度上滿足了生產(chǎn) 過程的要求，但是因?yàn)?在使用中易受外界干擾影響 ，線路復(fù)雜、通用性差，而且容易老化 ，控制 系統(tǒng)的效果 受到器件性能、溫度等 不確定 因素的影響，致使系統(tǒng)的運(yùn)行特性也隨之變化，故系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及準(zhǔn)確性得不到保證， 可靠性較差。 由于直流電動機(jī)的電壓、電流和磁通的耦合較弱，使直流電動機(jī)具有良好的運(yùn)行性能和控制特性，能夠在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，啟動、制動性能良好，其在 20 世紀(jì) 70 年代以來一直在高精度，大調(diào)速范圍的傳動領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位。as most functions are carried out by software,the rate of malfunction is ,as SCM works with digital signal,its control is flexible and its ability to antiinterference is very high. The paper is based on the theory of DC speed this paper， a 80C196KC SCM is used as the processor for the speed control system of DC motor. The kind of speed controller is PID and that of current controller is PI. It is also discussed in this paper how to analyze the math model of double close loop speed control system by analyzing the functions and characteristics of the speed controlling system for DC motor， and find out the proportion and integral factors of the current and voltage loop. Moreover， the system adopted digital speed measuring method to enhance the accuracy of speed cont