轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計-預(yù)覽頁
【正文】 顯露出來。電流環(huán)在內(nèi)，稱之為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外，稱之為外環(huán)。本設(shè)計選用雙極性控制的橋式可逆PWM變換器。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。電動機(jī)供電方案選擇變電壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控制電源通常有3種：旋轉(zhuǎn)電流機(jī)組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。根據(jù)電機(jī)的型號及參數(shù)選擇最優(yōu)方案，以確保系統(tǒng)能夠正常，穩(wěn)定地運(yùn)行。本文就是利用這種控制方式來改變電壓的占空比實現(xiàn)直流電機(jī)速度的控制。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法，如現(xiàn)代控制理論、非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用，PWM控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展。PWM控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。本文利用MATLAB軟件中的simulink組件對直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，應(yīng)用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)仿真具有方便，高效及可靠性高等優(yōu)點。但怎樣處理好轉(zhuǎn)速控制和電流控制之間的關(guān)系呢？經(jīng)過反復(fù)研究和實踐，終于發(fā)現(xiàn)，如果在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，兩者之間實行串聯(lián)連接，即以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器ACR的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出作為晶閘管觸發(fā)裝置的控制電壓，那么這兩種調(diào)節(jié)作用就能互相配合，相輔相成了。沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。直到進(jìn)入上世紀(jì)80年代，隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，PWM控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振軟開關(guān)技術(shù)將會成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。第一章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)總體設(shè)計調(diào)速方案的優(yōu)劣直接關(guān)系到系統(tǒng)調(diào)速的質(zhì)量。電樞回路總電阻為R=Ra+Rrec=，系統(tǒng)機(jī)電時間常數(shù)Tm=，電磁時間常數(shù)Tl=，電動勢系數(shù)Ce=*min/r。用靜止的可控整流器，例如，晶閘管可控整流器，以獲得可調(diào)直流靜止可控整流器又稱VM系電壓。 方案二 雙極性調(diào)制方式的特點是4個功率管都工作在較高頻率(載波頻率)，雙極性控制的橋式可逆PWM變換器有以下優(yōu)點：電流一定連續(xù)；可使電機(jī)在四象限運(yùn)行；電機(jī)停止時有微振電流，可以消除靜摩擦死區(qū)；低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)1：20000左右；低速時，每個開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于器件的可靠導(dǎo)。圖中兩個調(diào)節(jié)器ASR和ACR分別為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，二者串級連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。圖中和分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。另外,為了保證足夠的控制精度和運(yùn)算速度,對微型計算機(jī)字長和指令功能也有更高的要求。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器：8051芯片中共有256個RAM單元，能作為存儲器使用的只是前128個單元，其地址為00H—7FH。中斷控制系統(tǒng)：該芯片共有5個中斷源，即外部中斷2個，定時/計數(shù)中斷2個和串行中斷1個。 PWM信號發(fā)生電路設(shè)計1. PWM信號發(fā)生電路設(shè)計 PWM信號發(fā)生電路PWM波可以由具有PWM輸出的單片機(jī)通過編程來得以產(chǎn)生，也可以采用PWM專用芯片來實現(xiàn)。只要改變P1端口的輸出值，那么就可以使得PWM信號的占空比發(fā)生變化，從而進(jìn)行調(diào)速控制。使用這個方法時，單片機(jī)只需要根據(jù)調(diào)整量輸出X的值，而PWM信號由三片通用數(shù)字電路生成，這樣可以使得軟件大大簡化，同時也有利于單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作。當(dāng)CR為高電平時，它對計數(shù)器進(jìn)行清零，由于在時鐘輸入端使用施密特觸發(fā)器，故對脈沖上升和下降時間沒有限制，所有的輸入和輸出均經(jīng)過緩沖。本系統(tǒng)選用M法測速。增量式光電編碼器在圓盤上有規(guī)則地刻有透光和不透光的線條。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90186。整形后的A、B兩相輸出信號分別接到D觸發(fā)器的時鐘端和D輸入端，D觸發(fā)器的CLK端在A相脈沖的上升沿觸發(fā)。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時，A相脈沖超前B相脈沖90176。由于T/C0還要給8279給定時鐘信號，因此工作于計數(shù)器方式，時鐘信號為單片機(jī)時鐘的1/2分頻即4MHZ，定時器初值設(shè)為80H。2 .ADC0809的引腳及其功能ADC0809有28個引腳，其中IN0IN7接8路模擬量輸入。OE是輸出允許端。ADDCADDBADDA選通輸入通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7 ADC0809引腳圖及功能表第二章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計數(shù)字控制系統(tǒng)的控制規(guī)律是靠軟件來實現(xiàn)的，所有的硬件也必須由軟件實施管理。鍵盤參數(shù)設(shè)置的處理主程序中的重要部分，這部分程序設(shè)計采用程序的模塊化，有效的解決了復(fù)雜的多重分支問題。 PI控制子程序設(shè)計為了安全起見，系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器實行限幅，當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷服務(wù)子程序或電流調(diào)節(jié)中斷服務(wù)子程序進(jìn)行到“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”或“電流調(diào)節(jié)”時，便進(jìn)入PI控制子程序（）。 0x02)。 } void WaitADCEnd(void){ while(!PinEOC) 。 nNop(2)。 }voidInitIO(){ PinData = 0xff。 PinSTART = 0。 InitIO()。 temp[i] = ReadData()。對轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，首先求取電流環(huán)傳遞函數(shù)，再將其視為轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，在求取轉(zhuǎn)速環(huán)的傳遞函數(shù)，由于檢測信號中含有交流分量或其他高頻干擾。故電流環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為轉(zhuǎn)速環(huán)的傳遞函數(shù)有上式已知電流環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，又由于轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率一般較低，因此電流內(nèi)環(huán)可等效為一階環(huán)節(jié)。： 雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型 仿真結(jié)果： 仿真波形，在電流上升階段，由于電動機(jī)機(jī)械慣性較大，不能立即啟動。使系統(tǒng)在最短時間內(nèi)完成啟動。此后，電動機(jī)在負(fù)載的阻力作用下減速，轉(zhuǎn)速在出現(xiàn)一些小的振蕩后很快趨于穩(wěn)定。曾經(jīng)也試過用單片機(jī)直接產(chǎn)生PWM波形，但其最終效果并不理想，在使用了少量的硬件后，單片機(jī)的壓力大大減小，程序中有充足的時間進(jìn)行閉環(huán)控制的測控和計算，使得軟件的運(yùn)行更為合理可靠。電力拖動自動控制系統(tǒng)—運(yùn)動控制系統(tǒng)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000[3] 任彥碩主編。[7]沈文，Eagle lee 詹衛(wèi)前 AVR單片機(jī)——C語言開發(fā)入門指導(dǎo). 2003[8]萬福君 潘松峰 單片微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用 第二版， 2004[9]李仁定 電機(jī)的微機(jī)控制 機(jī)械工業(yè)出版社 2004[10]周淵深 交直流調(diào)速系統(tǒng)與MATLAB仿真 中國電力出版社
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