【正文】 式中 K=TI /（ dI ） 電流計(jì)算系數(shù)。 由表查得 K=，考慮 ~2 倍的裕量 ? ? ? ? dAVT KII 2~? ? ?~ ~? ??? 取 ? ? AAVTI 5? 。正確的保護(hù)是晶閘管裝置能否可靠地正常運(yùn)行的關(guān)鍵。 阻容保護(hù) 即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻 R 和電容 C 進(jìn)行保護(hù)。 C≥31179。 34179。F 的鋁電解電容 器。 1202/179。 40179。 106A PR≥ (34)IC2R=(34) 179。 1013W 選取電阻為 ZB110 的電阻。 120= 流通量取 5KVA。但采用阻容保護(hù)易影響系統(tǒng)的快速性，并且會(huì)造成 dtdi/ 加大。允許偏差 +10％（ 484V） 。 選 R 為 的 CZJD2 型金屬化紙介質(zhì)電容器。 106179。 106W 選 R 為 20Ω普通金屬膜電阻器， 。 2） 晶閘管串連的快速熔斷器的選擇 I=I2=， IT=3I== 選取 RLS10 快速熔斷器，熔體額定電流 4A。 限制 dtdu/ 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 dtdu/ 降低。 限制 dtdi/ ，除在阻容保護(hù)中選擇合適的電阻外，也可采用與限制 dtdu/相同的措施，即在每個(gè)橋臂上串聯(lián)一個(gè)電感。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14 平波電抗器的計(jì)算 為了使直流負(fù)載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器 dL ，稱平波電抗器。 根據(jù)本電路形式查得 1K = 所以 1L =% ??= 2）限制輸出電流脈動(dòng)的電感量 2L 由于晶 閘管整流裝置的輸出電壓是脈動(dòng)的，因此輸出電流波形也是脈動(dòng)的。平波電抗器的臨界電感量 2L （單位為 mＨ）可用下式計(jì)算 diISUKL 222? 式中 2K －系數(shù)，與整流電路形式有關(guān)， iS －電流最大允許脈動(dòng)系數(shù)，通常單相電路 iS ≤ 20％，三相電路 iS ≤（ 5～ 10）％。 本設(shè)計(jì)中取 TK =、 shU =6 所以DshTT IUUKL 100 2?= ???= 4）實(shí)際串入電抗器的電感量 考慮輸出電流連續(xù)時(shí)的實(shí)際電感量： )(11 TDd NLLLL ??? Ｎ在三相橋式電路中?。?，其余電路可?。薄? 可逆系統(tǒng)中限制環(huán)流電抗器（又稱均衡電抗器），電感 量 TL （單位為 mH）的計(jì)算公式為：Trr IUKL 2? 式中 rK －計(jì)算系數(shù)，一般取 rK ＝ 1K ； 1K = rI －要求的環(huán)流值，通常取 rI ＝（ 3％～ 10％） DI （ DI 為直流電動(dòng)機(jī)電樞電流）。 勵(lì)磁電路元件的選擇 整流二極管耐壓與主電路晶閘管相同，故取 700V。根據(jù)額定勵(lì)磁電流 Iex =，可選用吸引線圈電流為 的JL1411ZQ 直流欠電流繼電器。六個(gè)晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?SCR SCR SCR SCR SCR SCR6，如圖 42 所示。 在控制觸發(fā)時(shí)，有兩種觸發(fā)方法：絕對(duì)觸發(fā)方法和相對(duì)觸發(fā)方法。但由于電網(wǎng)頻率的波動(dòng)以及計(jì)算機(jī)定時(shí)器的誤差，會(huì)使控制角偏離要求值。 綜上本次設(shè)計(jì)使用相對(duì)觸發(fā)的觸發(fā)控制方法。這樣，須把角度轉(zhuǎn)換成時(shí)間值。這可采用在每個(gè)周期用定時(shí)器計(jì)數(shù)同步脈沖發(fā)生時(shí)刻與實(shí)際同步脈沖發(fā)生時(shí)刻之差 Te，然后在計(jì)算第一對(duì)晶閘管的控制時(shí)刻時(shí)，按以下公式進(jìn)行計(jì)算： TΔ =Tα kTα k1+T60+Te （ 42） 控制角的計(jì)算 三相全控橋式整流電路輸出電壓 ud 與控制角α有以下關(guān)系 : ud= (43) 其中 E 為電源相電壓有效值。 式 (44)即是α與 uk 的關(guān)系式。 脈沖分配表 在觸發(fā)六個(gè)晶閘管時(shí)，要按照?qǐng)D 43 的順序，依次發(fā)出控制信號(hào)。 對(duì)于用于軋機(jī)傳動(dòng)等要求響應(yīng)快、精度高的調(diào)速系統(tǒng)，一般需要使用 16廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 20 位的單片機(jī)，如 Inter 的 MCS96 或者 Motorola 的 M68HC16 等。 80C31 單片機(jī)簡(jiǎn)介 80C31 單片機(jī)屬于基本型的 51 系列單片機(jī)，它采用 HMOS 工藝，片內(nèi)集成有 8 位 CPU；片內(nèi)駐留 128 字節(jié)的 RAM 以及 21 個(gè)特殊功能寄存器；片內(nèi)還包括兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、一個(gè)全雙 工串行 I/O 口（ UART）、 32 條 I/O線、 5 個(gè)中斷源和兩級(jí)中斷，尋址能力達(dá) 128K 字節(jié)（其中程序存儲(chǔ)器 ROM 和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 各 64K 字節(jié)）。用兩片 74LS374 和四個(gè) PNP 中功率三極管以動(dòng)態(tài)掃描方式驅(qū)動(dòng)四位 LED 數(shù)字，以顯示轉(zhuǎn)速、設(shè)定速度、電流等數(shù)據(jù)，兩片 74LS374 采用線選法與 80C31 接口，地址分別為 0DFFFH 和 0BFFFH。 電流測(cè)量和速度給定值輸入 本系統(tǒng)使 用 ADC0808 8 路 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，它的地址為 7FFFH。 圖 44 電流測(cè)量框圖 如圖 44 所示，交流電流通過電流互感器變成 0～ 5V 電壓信號(hào)，經(jīng)整流和濾波后加到 ADC0808 的 IN0 上。 對(duì)于需要較高精度的調(diào)速控制系統(tǒng)，可采用 10 位或者更高分辨率的 A/D轉(zhuǎn)換芯片。不過模擬測(cè)速方法的精度不夠高，在低速時(shí)更為嚴(yán)重。絕對(duì)式編碼器在碼盤上分層刻上表示角度的二進(jìn)制數(shù)碼或循環(huán)碼，通過接受器將該數(shù)碼送入計(jì)算機(jī)。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 22 圖 45 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器示意圖 上述脈沖序列正確地反映了轉(zhuǎn)速的高低，但不能鑒別轉(zhuǎn)向。 圖 46 區(qū)分旋轉(zhuǎn)方向的 A、 B 兩組脈沖序列 若碼盤的光柵數(shù)為 N，則轉(zhuǎn)速分辨率為 1/N，常用得旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)有 102 204 4096 等。在一定的時(shí)間 Tc 內(nèi)測(cè)取旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù) M1，用以計(jì)算這段時(shí)間內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速，稱作 M 法測(cè)速。在習(xí)慣上，時(shí)間 Tc 以秒為單位，而轉(zhuǎn)速是以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù) r/min 為單位，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 ZTcMn 160? 在上式中 ,Z和 Tc 均為常值 ,因此轉(zhuǎn)速 n 正比于脈沖個(gè)數(shù) M1。在編碼器兩個(gè)相鄰輸出脈沖的間隔時(shí)間內(nèi)，用一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)已知頻率為 f0 的高頻時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由此來計(jì)算轉(zhuǎn)速，稱為 T 法測(cè)廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 23 速。設(shè)高頻時(shí)鐘脈沖的頻率為 f0，則準(zhǔn)確的測(cè)速時(shí)間 Tt=M2/f0，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 2 011 6060 ZM fMZTMn t ?? 采用 M/T 法測(cè)速時(shí)，應(yīng)保證高頻時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)器與旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖計(jì)數(shù)器同時(shí)開啟與關(guān)閉，以減少誤差，只有等到編碼器輸出脈沖前沿到達(dá)時(shí)，兩個(gè)計(jì)數(shù)器才同時(shí)允許開始或者停止計(jì)數(shù)。其中利用 T1 作為定時(shí)器，計(jì)時(shí) Tc 時(shí)間產(chǎn)生中斷，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出 的脈沖個(gè)數(shù) M1 由 口檢測(cè)，同一時(shí)間間隔的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù) M2 由 口檢測(cè)，最后由轉(zhuǎn)速中斷程序完成轉(zhuǎn)速的測(cè)量等等。該觸發(fā)脈沖經(jīng) CD4049 提高驅(qū)動(dòng)電流（ CD4049 是一個(gè)驅(qū)動(dòng)功能的反相器），再經(jīng)過 TIL117 光隔離，從 LM386 低頻功 率放大器得到最后的輸出脈沖，這樣可以提高輸出脈沖上升沿陡度，最后此脈沖去觸發(fā)對(duì)應(yīng)的晶閘管。交流電源線電壓 Vac 經(jīng)變壓器變壓，穩(wěn)壓管削波后輸入比較器 LM339，比較器輸出再經(jīng)過光電隔離及反相后產(chǎn)生一個(gè)與 Vac 同相位的方波信號(hào)，輸出的方波信號(hào) 加到 0INT 上，它置為調(diào)變觸發(fā)方式。 參數(shù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為 : 電動(dòng)機(jī)電樞電阻 : RD= 電動(dòng)機(jī)電樞電感 : LD= 電抗器電阻 : RP= 電抗器電感 : LP= 整流變壓器直流電阻 : RT= 整流變壓器電感 : LT= 單片機(jī)控制直流調(diào)速系統(tǒng)被控對(duì)象是直流電動(dòng)機(jī) ,由圖 51 可知 : UDO E= IDRε +Lε dID∕ dt = Rε (ID+TDdID∕ dt) (51) 對(duì)式（ 51）取拉式變換得 ID(s) 1/Rε UDO(s) – E(s) TDs+1 (52) 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 26 其中 , Rε = RD+2 RT +RP +Rr, RR 為晶閘管重疊角等效電阻。（ dn/dt） (53) ID IFZ = （ GD2 / 375 Cμ ）178。 圖 53 電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖 由于突加給定階躍后，速度調(diào)節(jié)器輸出馬上達(dá)到飽和限幅值，電流環(huán)投入工作使電機(jī)電樞電流很快上升，相對(duì)電流來說，速度變化很緩慢。取 TLF = 。 ))(10 0 ( )1)(1()( ?????? sssDTsT KsLSG ? (510) (3) 電流調(diào)節(jié)器 DLT (s)的求取 為了使本系統(tǒng)電流環(huán)超調(diào)小 ,有好的動(dòng)態(tài)性能 ,我們采用二階最佳來設(shè)計(jì) 電流調(diào)節(jié)器。 = K2 = K,TLT = 179。 圖 56 電流環(huán)采樣系統(tǒng)框圖 則電流環(huán)閉環(huán)的脈沖傳遞函數(shù)為 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 30 )(39。 zfiGLSG 為調(diào)節(jié)對(duì)象和電流反饋傳遞函數(shù)積的 Z 變換 , 即 1 )( ??? zzzLTD ))(( )(39。 電流環(huán)在階躍下的穩(wěn)態(tài) 誤差 ))()()(1()(39。因此，系統(tǒng)速度閉環(huán)時(shí)其初始條件不為零，而按二、三階最佳工程設(shè)計(jì)是以頻率法為基礎(chǔ)，傳遞函數(shù)為工具，零初始條件為前提的，因而按二、三階最佳來設(shè)計(jì)速度調(diào)節(jié)器就 成問題。 一般設(shè)計(jì)方法 若給定為一般定常線性系統(tǒng) ,其狀態(tài)方程為 : ??? ? ?? 0)0( )()()( XtX tBUtAXtX （ 519） 其中 A 為 n179。 n 正定或半正定對(duì)稱陣 , R 為 m179。由于式 (524)是矩陣方程，計(jì)算量大，為此設(shè)計(jì)一個(gè)專用程序，由已知 A， B， Q， R 陣求 K 陣。為了確保系統(tǒng)精度，在 GLB(s)前面再串一個(gè)積分環(huán)節(jié)，則速度環(huán)被控對(duì)象結(jié)構(gòu)圖如圖 58 所示。 0012。圖中 KSF 是對(duì) 1000r/min 時(shí)，若令 USF = , 則 KSF = /（ 1000r/min） = 178。其 Gs（ s）由圖 513 求之，它實(shí)際上是速度環(huán)的控制對(duì)象。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 39 第 6 章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本調(diào)速系統(tǒng)的全部軟件包括主程序、子程序以及中斷處理程序，系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì)主要采用模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 式子（ 61）的時(shí)域表達(dá)式可寫成 ?? ???? dtteIKtePKdttettepiKtu )()()(1)()( （ 62） 其中， KP=Kpi 為比例系數(shù)， KI=1/t 為積分系數(shù)。位置式 PI 調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)清晰， P 和 I 兩部分作用分明，參數(shù)調(diào) 整簡(jiǎn)單明了。 帶有積分限幅和輸出限幅的位置式數(shù)字 PI 調(diào)節(jié)程序框圖如圖 62 所示。常有的數(shù)字濾波主要有三種，它們分別是算數(shù)平均值濾波、中值濾波和中值平均濾波。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 42 圖 62 位置式數(shù)字 PI 調(diào)節(jié)器程序框圖 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 43 中斷處理程序設(shè)計(jì) 電流環(huán)中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì) 它主要完成電機(jī)索零運(yùn)算、電流調(diào)節(jié)器 PI 運(yùn)算、輕載時(shí)電流自適應(yīng)的運(yùn)算。首先檢查下速度給定 UGn 和速度反饋 UFn 是否為零或者小于某廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 44 臨界值 n0，若不為零系統(tǒng)正常運(yùn)行。 （ a）由于電流斷續(xù)時(shí)整流裝置外特性變陡，其等效內(nèi)阻大大增加，因此，使電流 環(huán)調(diào)節(jié)對(duì)象總放大倍數(shù)下降。 考慮到上述兩項(xiàng)變化，平均整流電壓與平均整流電流間的傳遞函數(shù)由連續(xù)的11?sDTR變成斷續(xù)時(shí)的R?1，其中 R， 是斷續(xù)時(shí)電樞回路的等效電阻，如果電流調(diào)節(jié)器已按連續(xù)情況設(shè)計(jì)好了，其傳遞函數(shù)為 st stKsLTD 1 )11(1)( ?? 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 45 為了使系統(tǒng)在電流斷續(xù)時(shí)具有同樣的動(dòng)態(tài)性能，只有讓調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù)也隨著調(diào)節(jié)對(duì)象傳遞函數(shù)變更而改變才行，假設(shè)電流環(huán)其他部分傳遞函數(shù)沒有變化則電流斷續(xù)時(shí)電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù) )(sLTD? 應(yīng)滿足下列關(guān)系： RsLTDsDT RsLTD ?????? 1)(11)( 考慮 到電流連續(xù)時(shí)通常選擇 TD=τ 1,則有 Rt RsKsLTD 11KK,)( ?????? 其中 由此可見 ,電流斷續(xù)時(shí)要求電流調(diào)節(jié)器是一個(gè)積分環(huán)節(jié) ,因而電流斷續(xù)時(shí)要改變電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu) ,使它和電流連續(xù)時(shí)相適應(yīng) ,使其動(dòng)態(tài)性能基本和電流連續(xù)時(shí)相同 ,這就稱為電流自適應(yīng)控制。待測(cè)速時(shí)間計(jì)數(shù)器到達(dá)計(jì)數(shù)值，發(fā)出停止測(cè)速信號(hào)，再次開放捕捉中斷，到旋轉(zhuǎn) 編碼器脈沖前沿再到達(dá)時(shí)停止