【正文】 保證，不推薦使用。 合理選用電機保護(hù)裝置，實現(xiàn)既能充分發(fā)揮電機的過載能力，又能 免于損壞，從而提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。 泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 22 第二節(jié) 電機保護(hù)的實現(xiàn) 電機保護(hù)的實現(xiàn) 為了防止電機因過熱而燒毀，單片機通過溫度傳感器連續(xù)檢測電機的實際運行溫度，如果溫度傳感器檢測到電機溫度過高，自動切斷供電電源。機械式限位開關(guān)精度低，在運行中易松動，可靠性差。執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部的微處理器根據(jù)測得的變頻器輸出電壓和電流，通過精確計算，得出其輸出力矩。 第三章 關(guān)鍵技術(shù)問題的解決 該電動執(zhí)行機構(gòu)采用了最新的變頻調(diào)速技術(shù)，電機驅(qū)動功率小于 5． 5kW。將曲線上速率開始發(fā)生改變的那一點稱為起始段點，相應(yīng)的時間稱為段起始時間 t（ i） （ i=0， 1， 2， ?? ），相應(yīng)的速度稱為段起始速度（ i）（ i=0， 1，2， ?? ）。位置環(huán)主要根據(jù)當(dāng)前位置與設(shè)定位置的差值，通過速度給定發(fā)生器向內(nèi)環(huán)提供速度的設(shè)定值。速度給定發(fā)生器的工作原理為：通過比較實際閥位與給定閥位，當(dāng)二者不相等時，以恒定加速度加速，減速點根據(jù)當(dāng)前速度、閥位值、閥位給定值的大小計算得來。速度調(diào)節(jié)器采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法 (具體內(nèi)容另文敘述 )。 第九節(jié) 程序出格自恢復(fù)電 路 程序出格自恢復(fù) 電路 是 為了保證在強干擾下程序出格時系統(tǒng)能夠自動地恢復(fù)正常，選用 MAX705 組成程序出格自恢復(fù)電路，監(jiān)視程序運行。采用組態(tài)顯示方式。 RS RS RS RS0：頻率選擇位，從 15 級頻率器 13個抽頭中選一個，或禁止分頻器輸入。 寄存器 A UIP：更新周期正在進(jìn)行位。 周期中斷選擇 ： 周期中斷可在 IRQ 腳產(chǎn)生 500ms 一次到每 122μs 一次的中斷，中斷步率同樣由寄存 A 確定，它的控制位為寄存器 B中的 PIE 位 。 晶振控制位 ： DS12887 出廠時，其內(nèi)部晶振被關(guān)掉，以防止鉭電池在芯片裝入系統(tǒng)前被消耗。 中斷 ： RTC 實時時鐘加 RAM 向處理器提供三個獨立的，自動的中斷源。第二種，在三個定鬧字節(jié)中插入一個或多個不關(guān)心碼。時間可選擇 12 小時制或 24 小時制，當(dāng)選擇 12 小時制時，小時字節(jié)的高門為邏輯 “1” 代表 PM。 RESET（復(fù)位輸出）：當(dāng)該腳保持低電平時間大于 200ms，保證 DS12887 有效復(fù)位。 CS（片選輸入）：在訪問 DS12887 的總線周期內(nèi)，片選信號必須保持為低。選擇 Intel 時序時， DS稱作（ RD）， RD與典型存貯器的允許信號（ OE）的定義相同。 SQW（方波信號輸出）： SQW引腳能從實時鐘內(nèi)部 15 級分頻器的 13 個抽頭中選擇一個作為輸出信號，其輸出頻率可通過對寄存器 A 編程改變。 原理及引腳說明 DS12887 內(nèi)部由振蕩電路，分頻電路，周期中斷 /方波選擇電路， 14 字節(jié)時鐘和控制單元， 114 字節(jié)用戶非易失 RAM，十進(jìn)制 /二進(jìn)制累加器，總線接口電路，電源開關(guān)寫保護(hù)單元和內(nèi)部鋰電池等部分組成。 （ 5） Motorola 和 Intel 總線時序選擇。 DS12887 主要功能簡介 （ 1）內(nèi)含一個鋰電池，斷電后運行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。 采用 DS12887 芯片設(shè)計的時鐘電路無需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機接口。 內(nèi)部集成兩個 RS232C 接收器 。 只需要單一 +5V 電源供電 。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 圖 19 MAX232 芯片 結(jié)構(gòu) 引腳介紹： 第一部分是電荷泵電路 :由 6腳和 4只電容構(gòu)成。 (6)使用方便制動電路中的 IGBT 導(dǎo) UM采用陶瓷絕緣結(jié)構(gòu)，直接安裝在散熱板上；直流輸入 (P、 N)、制動單元輸出 (B)和變頻輸出端子直接用螺釘連接；輸入、輸出控制端子并排成一列，可用通用插座連接。 (4)過電流、短路保護(hù) ： IPM 中的 IGBT 電流傳感器是射極分流式，采樣電阻上流過的電流很小，但與流過開關(guān)器件上的電流成正比例關(guān)系，從而取代了大功率電阻、電流互感器、霍爾電流傳感器等電流檢測組件。 泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 13 (2)欠電壓保護(hù)每個驅(qū)動電路都具有欠電壓 (W)保護(hù)功能。為了快速反映出電流的大小，采用霍爾型電流互感器檢測 IPM 輸出的三相電 流，對于 IPM輸出電壓的檢測采用分壓電路。導(dǎo)電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點的，壽命也不可能很長，精度也不高。關(guān)鍵問題是位置傳感器的選型。 圖中的逆變?nèi)珮蛴?4 個開關(guān)管和 4 個續(xù)流二極管組成 ,工作時開關(guān)管在高頻條件下通斷．開關(guān)瞬間開關(guān)管電壓和電流變大 ,損耗大 ,結(jié)溫升高 ,加上功率回路寄生電感、振蕩及噪聲等．極易導(dǎo)致開關(guān)管瞬間損壞 ,以往常用分立元件設(shè)計開關(guān)管的保護(hù)電路和驅(qū)動電路 ,導(dǎo)致電路龐大且不可靠。選用低電感的聚丙烯無極電容器、與 IPM 相匹配的快速緩沖二極管及無感泄放電阻器。為了保證緩沖電路的可靠性 ,可以根據(jù)功率大小選擇封裝好的 IMP 緩沖器電路 所示的緩沖電路。如此 ,便將 IGBT 運行時產(chǎn)生的開關(guān)損耗轉(zhuǎn)移到緩沖電路．最后在相關(guān)電阻器上以熱的形式耗散 ,從而保護(hù) IGBT 安全運行。也避免了集電極電壓和集電極電流同時達(dá)到最大值。功能類似于 IMP 緩沖器電路 (b)所示的緩沖電路 ,其回路電感更小。 IMP緩沖器電路 (a)為單只無感電容器構(gòu)成的緩沖電路 ,對瞬變電壓有效且成本低 ,適用于小功率 IPM。通常 1個事件管理器嚴(yán)生的多路 PWM可控制多個 IPM工作．其中每個開關(guān)管均可輸出 FO 信號 ,每個開關(guān)管的 FO 信號通過與門．當(dāng)任一開關(guān)管有故障時輸出低電平 ,與門輸出低電平．將該引腳連至 PDPINT,由于 PDPINT 為低電平 時 DSP 中斷 ,所有的事件管理器輸出引腳均被硬件設(shè)置為高阻態(tài) ,從而達(dá)到保護(hù)目的。 泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 10 4． 2 軟件 IPM 有故障時． FO 輸出低電平 ,FO 信號通過高速光耦送到控制器進(jìn)行處理。IPM 有故障時。 PWM信號經(jīng)過 3態(tài)收發(fā)器后送至 IPM接口電路． IPM的故障輸出信號 FO 經(jīng)光耦隔離輸出送入與非門。 另外 ,考慮到強電可能造成外部驅(qū)動電路到 IPM引線的干擾 ,可以在引腳 1~4間 ,34 間 ,45間根據(jù)干擾大小加濾波電容器。 C1 為 2端與 地 間 的 O ． 1μF 濾 波 電 容 器 ,PWM 隔 離 光 耦 的 要 求 是tPLHO． 8μF,trm0 ． 8μF,CMR10kV ／ μs, 可選用 HCPIA503 型、 HCPIA504 型、PS204l 型 (NEC)等高速光耦 ,且在光耦輸入端接 1 只 O． 1μ 的退耦電容器 (圖中未畫出 )。 15V 電源 ,且接 1 只 10μF 的退耦電容器 (圖中未畫出 )以濾去共模噪聲。噪聲干擾將可能誤觸發(fā)內(nèi)部驅(qū)動電路。驅(qū)動信號頻率為5Hz20kHz,且需采用電氣隔離裝置。需要自己設(shè)計部分外圍電路。內(nèi)有驅(qū)動和保護(hù)電路 ,保護(hù)功能有控制電源欠壓鎖定保護(hù)、過熱保護(hù)、過流保護(hù)和短路保護(hù) ,當(dāng)其中任一種保護(hù)功能動作時。介紹 IPM應(yīng)用電路設(shè)計和在單相逆變器中的應(yīng)用。經(jīng)計算可知，選用日本產(chǎn)的智能功率模塊 PM50RSA120 可以滿足系統(tǒng)要求。短路保護(hù)程序可在外接負(fù)載大于額 定負(fù)載２００％時 ,立即關(guān)閉系統(tǒng)。在軟件的主程序中 ＳＡ８２８２初始化命令和控制命令的參數(shù)計算及設(shè)置主要用 來確定頻率調(diào)節(jié)范圍、死區(qū)時間、輸出電壓幅值和中心頻率等。ＳＡ８２８２是英國ＭＩＴＥＬ公司生產(chǎn)的全數(shù)字化三相ＰＷＭ發(fā)生器，它頻率范圍寬、 精度高，并可與微處理器進(jìn)行接口 ,同時能夠完成外圍控制功能 ,因而可實現(xiàn)智能化。為了滿足智能功率模塊所需要的PWM 波控制 信號，保證微處理器有足夠的時間進(jìn)行整個系統(tǒng)的檢測、保護(hù)、控制等功能，文中選用 MITEL 公司生產(chǎn)的 SA8282 作為三相 PWM 發(fā)生器。 EA / VPP： EA = 1 ，訪問內(nèi)部程序內(nèi)存當(dāng) PC 值超過內(nèi) ROM 范圍（ 0FFFH） 時，自動轉(zhuǎn)執(zhí)行外部內(nèi)存的程序 EA = 0 ， 只訪問外部程序內(nèi)存。 泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 5 2)、外接晶振引腳 ： XTAL1 、 XTAL2。 ⑦ 時鐘電路 :內(nèi)振、外振 。 泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 4 ③ 隨機存取內(nèi)存（ 128B、 128B SFR） :在程序運行時存儲工作變量和資料 。逆變模塊工作時所需要的直流電壓信號由整流電路對 380V電源進(jìn)行全橋整流得到。 控制部分主要由單片機、 PWM 波發(fā)生器、 IPM 逆變器、 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換模塊、 整流模塊、輸入輸出通道、故障檢測和報警電路等組成。實際運行表明，該執(zhí)行機構(gòu)工作穩(wěn)定，性能可靠。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線等技術(shù)在工業(yè)過程中的應(yīng)用，這種執(zhí)行機構(gòu)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求?，F(xiàn)有的國產(chǎn)大流量電動執(zhí)行機構(gòu)存在著控制手段落后、機械傳動機構(gòu)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定位精度低、可靠性差等問題。 摘要 提出一種新型電動執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計方案，詳細(xì)介紹了該執(zhí)行機構(gòu)各功能元件的選型與設(shè)計、閥位及速度控制原理以及各種關(guān)鍵問題的解決方法。 在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中，執(zhí)行機構(gòu)起著十 分重要的作用，它是自動控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。鑒于以上原因，采用傳統(tǒng)的大流量電動執(zhí)行機構(gòu)的控制系統(tǒng)，可靠性和穩(wěn)定性較差。該電動執(zhí)行機構(gòu)省去了用于控制電機正、反轉(zhuǎn)的接觸器和可控硅換向開關(guān)模件、機械傳動裝置和復(fù)雜、昂貴的控制柜和配電柜，具有動作快、保護(hù)較完善、便于和計算機聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點。智能執(zhí)行機構(gòu)從結(jié)構(gòu)上主要分為控制部分和執(zhí)行驅(qū)動部分。單片機通過 8255 控制 PWM 波發(fā)生器，產(chǎn)生的 PWM波經(jīng)光電耦合作用于逆變模塊 IPM，實現(xiàn)電機的變頻調(diào)速以及閥位控制。 ② 只讀存儲器（ 4KB 或 8KB） :永久性存儲應(yīng)用程序，掩模 ROM、 EPROM、 EEPROM。 ⑥ 定時 /計數(shù)器（ 16 位、加 1 計數(shù)） :計滿溢出、中斷標(biāo)志置位、向 CPU 提出中斷請求，與 CPU 之間獨立工作 。 MCS58031 單片 2 單片機外部引腳 圖 12 2 為 INTER MCS51 8031 單片 機外部