【正文】 噪聲抑制模式時終止 CPU 和除了異步定時器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動 能力；擴展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。當減速時系統(tǒng)處于逆變狀態(tài) (第 二 象限 )，能將電動機機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑厮偷诫娋W(wǎng)上。 一 、 速度環(huán)工作原理 在 主 電機上安裝一直流測速發(fā) 電 機，發(fā)出 正 比 于主 電機轉(zhuǎn)速的電壓，此電 壓 Unf與給定 電壓 U*n相比較，其偏差 ?Un送到速度 調(diào) 節(jié)器 ASR中去，如欲調(diào)整，可以改變給定 電壓。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR作用如 下： 1) 使轉(zhuǎn)速 n跟隨給定電壓 Un*變化，保證轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)無靜 差 2） 對負載變化起抗干擾的作用 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 單片機在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 14 3） 輸出限幅值決定電樞主回路的最大允 許 電流值 Idm 二 、電流環(huán)工作原理 電流調(diào)節(jié)器也有兩個輸入信號。 在實際應(yīng)用中，根據(jù)被控對象的特性和控制要求，可 靈活地改變 PID 的結(jié)構(gòu)。 (3) KD越 大 ，則它抑制偏差 e(t)變化 的作用越強， KD越小，它反映偏并e(t)變化的作用越弱，微分部分顯然對系統(tǒng)穩(wěn)定有很 大 作用 。 速度 PI調(diào) 節(jié) 器 PI調(diào) 節(jié) 器的原理電路圖 ， 如圖 32所 示 調(diào) 節(jié) 器的傳遞函數(shù) sTsTKUUUsW nfnn 222* /)1()/()( ???? 33 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 單片機在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 16 當我們調(diào) 節(jié) R2， C2，的值，可得到不同的積分時間常數(shù)，即 T2值 T2 = C2〔微法 〕 * R2（千歐） *103 34 當調(diào)整 RI， C2的值可得到調(diào)節(jié)的傳遞系數(shù) KI )(/)( 12 ??? kRkRK I 35 在 TF– 1350型糖分離機 中， R2=390?k ， C2=10μ F 在電路的輸入端還反并聯(lián)了一對二極管 D D2， 使調(diào)節(jié)器輸入到運算放大器的最 大 差值電壓不超過二極管的壓降值即 ，從而可起到保護作用 。 在 TF– 1350型糖分離機 中： R2=39?k C2=1μ F 542312AU A 7 4 1D2D1R1R2R3 C1UnGNDU n *U n fD1 D3 D5D2 D4 D6D7R1C1 C2R2R3T1T R A N S 3321411U 2 AL M 3 2 4GNDGNDOUTA B C321411AU A 74 1OUTGNDR1R2R3 C1UnU i fR1R2R3R4321411U 1 AL M 32 4 D1UiV C CV C CU0 圖 34 電流調(diào)節(jié)器原理圖 第四節(jié) 晶閘管觸發(fā) 裝置 調(diào) 速系統(tǒng)采 用 邏輯無環(huán)流 調(diào) 速系統(tǒng) ， 用 2組 12只 400A晶閘管 作 為整流逆變 元 件。本觸發(fā)電路分成三個基本環(huán)節(jié)：同步電壓形成、移相控制、脈沖形成和輸出。 同步變壓器 BT 和主回路整流變壓器接在同一交流電源上，具有相同頻率。 (4) 脈沖形成和放大 當 T4由截止變?yōu)閷?dǎo)通時，電容 C3放電產(chǎn)生負脈沖，使 T5管截止，從而使 T6導(dǎo)通產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，經(jīng)脈沖變壓器輸出。 二 、電平檢測電路 它的主要任務(wù)是將速度調(diào)節(jié)器和電流檢測器來的模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量，然后輸入到邏輯裝置中進行運算，以決定開 放哪一組 SCR，封鎖哪一組 SCR。 三 、 邏輯判斷電路 邏輯判斷的任務(wù)是根據(jù)兩個電平檢測器的輸出信號 UT和 UZ經(jīng)運算后， 正確地發(fā)出切換信號 UF和 UR ， UF和 UR均有 1和 0兩種狀態(tài)，邏輯判斷真值如下表 ： （ 信號為 “ 1” 時開放脈沖， “ 0” 態(tài)時封鎖脈沖 ） UT UZ UF UR 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 四 、延時電路 在邏輯判斷電路發(fā)出切換指令 UF之 后 ， 必須經(jīng)過延時，這樣才能實現(xiàn)安廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 單片機在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 21 全換向，與 非 門的輸入端加 二 極管 VD和電容 C，就 可 使與非門的輸出由 1到 0的動 作 獲得延時。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，二者之間實行串級聯(lián)接，即以轉(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)器的輸出去控制可控硅整流器的觸發(fā)裝置。最后，將輸出參數(shù)輸出并控制發(fā)電機的 電壓 。為此，在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻和電容構(gòu)成交流側(cè)過電壓保護；在直流負載側(cè)并聯(lián)電阻和電容構(gòu)成直流側(cè)過電壓保護；在可控硅兩端并聯(lián)電阻和電容構(gòu)成可控硅關(guān)斷過電壓保護；并把快速熔斷器直接與可控硅串聯(lián)，對可控硅起過流保護作用。 硬件 抗干擾措施 ： 硬件抗干擾的設(shè)計硬件抗干擾設(shè)計的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。 (2) 干擾噪聲雖有較大的電壓幅值，但能量小，只能形成微弱電流，而光電耦合器 輸入部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作的，即使干擾有很高的電壓幅值，但由于它不能給發(fā)光二極管提供足夠的工作電流從而能夠被抑制掉。具體措施如下： 采用軟件看門狗，防止程序跑飛而陷入死循環(huán)。自檢好故障自動檢測，它對系統(tǒng)出現(xiàn)的軟、硬故障進行自動檢驗并給予指示。 起動模塊流圖如圖 46 所示。移相定時是通過定時器完成的，由電流 PID 調(diào)節(jié)器運算得出的 ? 角移相時間存入定時器后，定時器開始工作，延時結(jié)束后，便可實現(xiàn)對主電路三相全控晶閘管的控制。 180176。段標號 S=0 60176。? 定時即可，定時的起點規(guī)定為各自然換相點，然后再根據(jù)段標號 S 來確定要觸發(fā)的晶閘管。 = α 6 0 * s ?按 可 控 硅 觸 發(fā) 字 碼 表 與 邏 輯 判 斷 信 號 觸 發(fā) 相 應(yīng) 可 控 硅YNYN 圖 48 移相角計算流程圖 第四節(jié) 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 的 仿真 在工業(yè)設(shè)計中，通常采用仿真設(shè)計，仿真設(shè)計包括軟件仿真和硬件仿真。 SIMULINK 是 MATLAB 軟件的擴展。 首先，利用 MATLAB 的控制工具來分析電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器的動態(tài)參數(shù)，然后利用 SIMULINK 來防真系統(tǒng)的動態(tài)特性。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 單片機在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 35 主要參考文獻： [1] 馬潮 . 《 ATmega8 原理及其應(yīng)用手冊》清華大學(xué)出版社 20xx 年 [2] Intel公司 《 Intel外圍器件系列手冊之二》上?？茖W(xué)普及出版社 1994 [3] 孫涵芳 《 Intel16 位單片機》 北京航空航天大學(xué)出版社 1995 年 [4] 陳汝全 《電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊》北京理工大學(xué)出版社 1991 年 [5] 潘新民、王燕芳 《單片機微型計算機實用系統(tǒng)設(shè)計》 人民郵電出版社 1992 年 [6] 鄭瓊林、耿文學(xué) 《電力電子電路精選》電子工業(yè)出版社 1990 年 [7] 王慶林 《無功功率快速補償裝置設(shè)計探討》 第二版 1993 年 [8] 蘇文成 《工廠供電》 陜西機械學(xué)院 [9] 喬忠良 . 《全數(shù)字直流調(diào)速裝置及工程應(yīng)用》 .太原理 工大學(xué)學(xué)報， 20xx [10]姜孝華，張光昭 . 《數(shù)字式直流傳動系統(tǒng)的專家智能控制》 .電氣傳動自動化， 1999 02 [11]黃俊 《半導(dǎo)體變流技術(shù)》 .機械工業(yè)出版社 1980 [12]侯崇升 《 現(xiàn)代調(diào)速控制系統(tǒng) 》 機械工業(yè)出版社 20xx [13]張克彥 《 AVR 單片機實用程序設(shè)計》 北京航空航天大學(xué)出版社 20xx [14]陳伯時 《 電力拖動自動控制系統(tǒng) .北京 》 機械工業(yè)出版社， 1991 [15]張世銘 《 直流調(diào)速系統(tǒng) 》 武漢：華中理工大學(xué)出版社， 1988 [16] 李友善 《 自動控制原理 》 北 京：國防工業(yè)出版社， 1987 [17] 王曉蘭，王慧中 《 單片機控制的直流 PWM 傳動系統(tǒng) 》 電氣傳動自動化， 1997， 19(3)： 9～ 13 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 單片機在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 36 致 謝 衷心感謝海濤老師一個學(xué)期來的關(guān)心教導(dǎo)。在此，感謝所有幫助過我的老師、同學(xué)、朋友！ 。并為我們提供了 3 周的實習(xí)時間，再那兒，我學(xué)到了許多在書本上學(xué)不到的東西。 圖 412 帶速度 PID 的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)特性曲線 圖 413 為單神經(jīng)元 PID 的速度調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的防真波形。在 SIMULINK中也加入了許多的 MATLAB 函數(shù)功能。物理仿真常采用與實際系統(tǒng)相類似的物理模型進行研究。），各相觸發(fā)脈沖的延時在時間上不會重疊。 S=1 120176。單片機軟件自動對每相脈沖的分配劃分區(qū)間。 由前面的同步檢測電路可知，在一個電壓周期內(nèi)存有 6個同步控制信號，每個信號間隔 60176。 二、 PID 算法模塊 在圖 47給出增量式 PID 控制算法流程圖。這里僅就程序中用到的開機 EPROM自檢加以說明，檢驗程序?qū)?EPROM 的第一個單元字節(jié)讀到工作單元中，然后依次與 EPEOM 的 后續(xù)字節(jié)相異或，直到與最后一個單元字節(jié)異或，使得 EPROM的校驗結(jié)果為全“ 1”（“ FF”），工作單元檢驗結(jié)果為 FFH，則說明 EPROM 內(nèi)容為正確，否則顯示器顯示 EPROM 出錯。這種方法對于具有良好的抗偶然因素干擾的作用。 (4) 光電耦合器輸入回路與輸出回路之間分布電容極小，一般只有 0. 5 ～ 2pF，而且絕緣電阻很大，通常為 1011～ 1012 歐姆，因此回路一邊的干擾很難通過光電耦合達到另一邊。 充分考慮電源對單片機的影響，對主動器件設(shè)置了各自獨立的電源。所以控制簡單方便，而且穩(wěn)定性好，精確度高。 單片機模塊實現(xiàn)了速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器功能和速度采樣功能，并實現(xiàn)數(shù)字觸發(fā)器、邏輯調(diào)節(jié)器功能。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器都采用 PID 調(diào)節(jié)器。 電容充電到開門電平的時間則為延時的時間，改變電容的大小就可獲得不同的延時 。 反之， 當 輸出為 正 值，通過 正 反饋使其輸出至深度負向飽和值。這樣每個觸發(fā)單元一個周期內(nèi)輸出兩個窄脈沖(相互間隔 60176。選擇 T1 的同步電壓為 uTa，其余 T2～ T6的同步電壓見表 1。 同 步 信 號A T m e g a 1 6單 片 機A T m e g a 8amp。 直 流調(diào)速系 統(tǒng)晶閘管觸發(fā)裝置可分為：電平檢測電 路，邏 輯控制器。 電流反饋環(huán)節(jié)由霍爾器件及運算放大器組成，用以檢測可控硅直流側(cè)的電流信號，以獲得與變流器電流成正比的直流電壓信號和過流信號。下面 ， 主 要就速度環(huán)和電流環(huán)進行詳細的分析。 在 TF1350型調(diào)速系統(tǒng)中，速度 調(diào)節(jié) 器和電流 調(diào) 節(jié) 器均采 用比 例積 分調(diào)節(jié)。 如果電網(wǎng)電壓發(fā)生突變 (如降低 )時，整流器輸出電壓也會隨之變化 （ 降低 ） ，引起 主 回路電流變化 （ 減小 )， 由于快速性好，不經(jīng)過 電動 機機械環(huán)節(jié) 的電流反饋環(huán)的作 用 ，立即使調(diào) 節(jié) 器的輸出變化 (增 大 )， 則 ? 也變化 （ 變小 )， 最后 使整流器輸出 電壓 又恢復(fù) (增加 )致電原來的數(shù)值，這就抑制了 主回 路電流的 變化 。當?shù)扔?或 接 近給 定值時， 系統(tǒng)達到 平 衡，電 動 機 在 給定數(shù)值 下 以較高的轉(zhuǎn)速穩(wěn) 定 轉(zhuǎn)動 。