【正文】 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) — 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。此后，電動(dòng)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。采用 傳遞函數(shù) 圖方法構(gòu)成的 雙 閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型如圖 所示 ： 圖 雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型 第二節(jié) 仿真結(jié)果 仿真波形如圖 所示： 圖 仿真波形 如圖 所示，在電流上升階段，由于電動(dòng)機(jī)機(jī)械慣性較大，不能立即啟動(dòng)。對(duì)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(gè)環(huán)節(jié)，在求取轉(zhuǎn)速環(huán)的傳遞函數(shù)，由于檢測(cè)信號(hào)中含有交流分量或其他高頻干擾。 InitIO()。 } voidInitIO() { PinData = 0xff。 } void WaitADCEnd(void) { while(!PinEOC) 。七段碼表 DELAY: MOV D_TMP,90。存儲(chǔ)地址加 1 指向 32H MOV R0 , A 。 SWAP A 。MOV COUNT2,60 SETB EA NEXT1:MOV TL0,00H MOV TH0,70H RETI 44 HEXTOBCDD:MOV A , R6 。繼續(xù)循環(huán) 43 INT0: 。1 分定時(shí)計(jì)數(shù)值 MOV TMOD,01h MOV TL0,00H 。 PI 程序： SETB EX1 ；開放中斷 1 MOV R0， 90H ； P1 口（ W）送 R0,預(yù)設(shè) MOV R1， 80H ； P0 口（ Y）送 R1，實(shí)測(cè) MOV A， R0 ； W 給 A MOV B， R1 ； Y 給 B SUBB A， B ； ei 給 A MOV 7FH， A ； ei 給 7FH MOV 7EH， 00H ； ei1=0 給 7EH MOV 7BH， Umax MOV 7AH, Umin AJMP IN ；積分項(xiàng) AJMP P ；比例項(xiàng) MOV A， R2 ； Pi 給 A ADD A， R3 ； Pi+Pp 給 A MOV 7DH， 00H ； Ui1=0 給 7DH ADD A， 7DH ； Ui1+Pi+Pp=Ui給 A MOV 7CH,A ； Ui 給 7CH 37 MOV 7DH， 7CH ； Ui 給 Ui1 MOV A， 7BH ； Umax 給 A CJNE A， Ui， LOOP2 ； Ui〉 Umax 轉(zhuǎn)移 MOV A， Ui CJNE A， 7AH， LOOP3 ； UiUmin 轉(zhuǎn)移 MOV 90H， 7CH ；輸 出 Ui 到 P1 口 LOOP2： MOV A， 7CH ； Ui 給 A CLR C SUBB A， Umax RETI LOOP3： MOV A， 7CH ； Ui 給 A CLR C SUBB A， Umin RETI IN： MOV 6FH， I MOV A， 6FH ； I 給 A MOV B， 7FH ； ei 給 B MUL AB ； Pi=I*ei 給 A MOV R2， A ； Pi 給 R2 RETI P： MOV 6EH， P CLR C MOV A， 7FH ； ei 給 A SUBB A， 7EH ； eiei1給 A 38 MOV 7EH， 7FH ； ei 給 ei1 MOV B， 6EH MUL AB ；（ eiei1） *P 給 A MOV R3， A ； Pp 給 R3 RETI 圖 PI 控制子程序框圖（見課本 P109） 第四節(jié) PWM 程序設(shè)計(jì) 39 第五節(jié) M 法數(shù)字測(cè)速及動(dòng)態(tài) LED 顯示程序設(shè)計(jì) 40 圖 捕捉 中斷服務(wù)子程序框圖圖 測(cè)速時(shí)間中斷服務(wù)子程序框圖 測(cè)速軟件由捕捉中斷服務(wù)子程序 (圖 )和測(cè)速時(shí)間中斷服務(wù)子程序（圖 ）構(gòu)成，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行到 “ 容測(cè)速許 ” 時(shí)，開放捕捉中斷，但只有到 T/C0 計(jì)數(shù)值為零時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼盤脈沖計(jì)數(shù)器 T/C1 和 T/C0 同時(shí)開始計(jì)數(shù)，同時(shí)禁止捕獲中斷，使之不在干擾計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。 第一節(jié)主程序設(shè)計(jì) 主程序流程圖如圖 所示。電阻上流過的瞬間電流，一部分來自逆變器，一部分來自電容器，因此，通過逆變器的電流必然不大于電阻中流過的電流。 但是，在選擇制動(dòng)電路的下限時(shí)，考慮到電網(wǎng)波動(dòng)的影響，三相電網(wǎng) 電壓為 380V，設(shè)電網(wǎng)波動(dòng)為177。當(dāng)直流電壓下降到制動(dòng)運(yùn)行電壓下限 UDL時(shí)，制動(dòng)單元控制電路使 Q 1 截止，同時(shí)電阻被截止。這種方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制動(dòng)方便的特點(diǎn) 。 由 8051 單片機(jī)向它寫入命令后，它會(huì)自動(dòng)掃描鍵盤；有鍵按下時(shí)，會(huì)判斷鍵號(hào)，將鍵號(hào)存入內(nèi)部的 FIFO 緩沖器，并向 8051 單片機(jī)申請(qǐng)中斷。RD、 WR 與 、 相連，訪問 8279 時(shí)， 8051 給出相應(yīng)的電平。 ADDA、 ADDB、 ADDC 接地址線用以選定 8 路輸入中的一路，詳見下圖。那么，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為： 10260 Mfn pM? 式中，高頻時(shí)鐘頻率 0f =4 610 HZ； 旋轉(zhuǎn)編碼器的光柵數(shù) P=1024； 2M =64. 三、電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 11 直流電流檢測(cè)電路 22 圖 直流電流檢測(cè)電路 12 直流電流檢測(cè)電路主要芯片的工作原理 UGN3501M:集成霍爾傳感器 UGN3501M 原理圖 AD522 集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器 23 AD522 功能管腳 A/D轉(zhuǎn)化及芯片選擇 31 芯片 ADC0809 介紹 ADC0809 是 8 位、逐次比較式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，具有地址鎖存控制的 8 路模擬開關(guān)，應(yīng)用單一的 +5V 電源，其模擬量輸入電壓的范圍為 0V+5V，其對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出為00HFFH，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μ s，無須調(diào)零或者調(diào)整滿量程。如圖 所示。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差 90186。本系統(tǒng)選用 M 法測(cè)速。 C— 150176。 使用這個(gè)方法時(shí)，單片機(jī)只需要根據(jù)調(diào)整量輸出 X 的值，而 PWM 信號(hào)由三片通用數(shù)字電路生成，這樣可以使得軟件大大簡(jiǎn)化，同時(shí)也有利于單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算 按跟隨和抗擾性能 都較好的原則，取 h=5，則 ASR 的超前時(shí)間常數(shù)為 τ n=hT∑ n=5 = 轉(zhuǎn)速開環(huán)增益： KN=(h+1)/2h2T∑ n2=6/(2 52 )= ASR 的比例系數(shù)為： Kn=(h+1)β CeTm/2hα RT∑ n= 轉(zhuǎn)速環(huán)采樣角頻率： Wsn=10W= 電流環(huán)采樣時(shí)間： Tn=1/(Wsn/2pi)= 第四節(jié) PWM 信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì) 一、 PWM 控制器設(shè)計(jì) 15 11 PWM 信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì) 圖 PWM 信號(hào)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(shí)現(xiàn)。 3） 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之 T∑ i近似處理，取 T∑ i =Ts+Toi=。 平波電抗器的電感量一般按低速輕載時(shí)保證電流連續(xù)的條件來選擇。 定時(shí)器： 8051 片內(nèi)有 2 個(gè) 16 位的定時(shí)器，用來實(shí)現(xiàn)定時(shí)或者計(jì)數(shù)功 能，并且以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 1． 8051 單片機(jī)的 基本組成 8051 單片機(jī)由 CPU 和 8 個(gè)部件組成，它們都通過片內(nèi)單一總線連接，其基本結(jié)構(gòu)依然是通用 CPU 加上外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式，但在功能單元的控制上采用了特殊功能寄存 8 器 的 集 中 控 制 方 法 ?；魻栐z測(cè)得到的弱電流信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換、濾波、放大后 ,變成與電樞電流成比例的 0~5V的直流電壓信號(hào) ,再經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換電路 ,將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 ,輸入微型計(jì)算機(jī)。圖中兩個(gè)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(jí)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。 方案二 雙極性調(diào)制方式的特點(diǎn)是 4 個(gè)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(diǎn)： 1） 電流一定連續(xù)； 2） 可使電機(jī)在四象限運(yùn)行； 3） 電機(jī)停止時(shí)有微振電流，可以消除靜摩擦死區(qū)； 4 4） 低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá) 1： 20210 左右； 5） 低速時(shí)，每個(gè)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于器件的可靠導(dǎo)。適用于調(diào)速 要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。利用編碼器測(cè)得電機(jī)速度，經(jīng)過濾波電路得到直流電壓信號(hào)，把電壓信號(hào)輸 入給 A/D 轉(zhuǎn)換芯片最后反饋給單片機(jī)，在內(nèi)部進(jìn)行 PI 運(yùn)算，輸出控制量完成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速控制。 PWM 控制的基本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約，在上世紀(jì) 80 年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。文章中采用了專門的芯片組成了 PWM 信號(hào)的發(fā)生系統(tǒng)，并且對(duì) PWM 信號(hào)的原理、產(chǎn)生方法以及如何通過軟件編程對(duì) PWM 信號(hào)占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制其輸入信號(hào)波形等均作了詳細(xì)的闡述。 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(shí)，其效果基本相同。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(huì)成為 PWM 控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。電樞回路總電阻為 R=Ra+Rrec=，系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù) Tm=，電磁時(shí)間常數(shù) Tl=，電動(dòng)勢(shì)系數(shù) Ce=*min/r。 本設(shè)計(jì)應(yīng)脈寬調(diào)速要求，采用直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)。在電流控制回路中設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)器，專門用于調(diào)節(jié)電流量，從而在調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置了轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器，形成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制。如果采用 PI 調(diào)節(jié)器，則有 nA S R n n 1() sW s K s? ? ?? （ 11） iA C R i i 1() sW s K s?? ?? （ 12） 為了引出電流反饋，在電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)框圖中必須把電樞電流 dI 顯露出來。其中 ,電流環(huán)控制要求微型計(jì)算機(jī)有很快的響應(yīng)速度 ,其采樣頻率比較高。 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器： 8051 芯片內(nèi)部共有 4K 個(gè)單元，用于存儲(chǔ)程序、原始數(shù)據(jù)或表格，簡(jiǎn)稱內(nèi)部 ROM。 整流變壓器的計(jì)算與設(shè)計(jì) 變壓器二次側(cè)電壓： U2的確定原則是要保證在電動(dòng)機(jī)的整個(gè)起動(dòng)過程中，整流裝置都能夠提供要求的最大電流值 *Idnom，忽略 IGBT 壓降和換相重疊壓降后可列出下列公式： 電動(dòng)機(jī) Ce= Udm=*U2Ce*Nn+Idm 考慮到電網(wǎng)電壓波動(dòng)，取波動(dòng)系數(shù)為 0 .95，則有 : U2=(Ce*Nn+Idm*R)/=(0270*1510+**)/(*)= 整流器視在功率： Sn=3u2I2=3***= KVA 10 故1 13NSI u?，變壓器一次側(cè)電壓一般由供電電源決定取 u1=220V 1 13NSI u?=*1000/(3*220)= A 故變壓器應(yīng)選擇 220V/220V 視在功率為