【正文】 電力電子器件[M]。北京：電子工業(yè)出版社，2003。電力電子技術(shù)[M]。謝辭四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，為期一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。第三階段，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到給定值后。定時器T1中斷服務(wù)程序，它完成采樣時間定時和轉(zhuǎn)速脈沖周期測量計算功能。（a）由于電流斷續(xù)時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)對象總放大倍數(shù)下降。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。其Gs（s）由圖513求之，它實際上是速度環(huán)的控制對象。由于式(524)是矩陣方程，計算量大，為此設(shè)計一個專用程序，由已知A，B，Q，R陣求K陣。 (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,有好的動態(tài)性能,我們采用二階最佳來設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。圖51 單片機控制直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)其中UGn為速度給定，UGi為電流給定，UFn為速度反饋，UGi為電流反饋，Uk為觸發(fā)器輸入信號，E為電動機反電勢，UDO為晶閘管整流電壓，ID為主回路電流。在T法測速中，準(zhǔn)確的測速時間Tt是用所得的高頻時鐘脈沖個數(shù)M2計算出來的，即Tt=M2/f0，則電動機轉(zhuǎn)速為高速時M2小，量化誤差大，隨著轉(zhuǎn)速的降低誤差減小，所以T法測速適用于低速段。為了獲得轉(zhuǎn)速的方向，可增加一對發(fā)光與接收裝置，使兩對發(fā)光與接收裝置錯開光柵節(jié)距的1/4，則兩組脈沖序列A和B的相位相差900，如圖46所示。速度給定采用電位器輸入，它加到IN1上。它們能在幾微秒內(nèi)完成16位加法和乘法，并且有10位A/D轉(zhuǎn)換器、16位高性能多功能定時器系統(tǒng)，可完成調(diào)速系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算、控制輸出等功能。交流電的一個周期（對頻率為50Hz為20ms）對應(yīng)于3600，故600對應(yīng)于10/3 ms。相電壓曲線的交點t1～t6,就是晶閘管SCR1～SCR6的控制角起點。一般無補償電動機取8～12，快速無補償電動機取6～8，有補償電動機取5～6。因此對晶閘管的電流上升率必須有所限制。U1MA=（）UDC=() 230=414460V選MY31440/5型壓敏電阻。1）交流側(cè)過電壓保護錯誤！未找到引用源。選擇過大又會造成延遲角α加大，功率因數(shù)變壞，整流元件的耐壓升高，增加了裝置的成本。而且工作可靠，能耗小，效率高。所以微機數(shù)字控制系統(tǒng)在各個方面的性能都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于模擬控制系統(tǒng)且應(yīng)用越來越廣泛。直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用PWM受器件各量限制，適用于中、小功率的系統(tǒng)。在動態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動和升速過程中表現(xiàn)出很快的動態(tài)跟隨性，在動態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強的抗負(fù)載擾動，抗電網(wǎng)電壓擾動。③關(guān)鍵、重大設(shè)備，電流裕量可適當(dāng)選大些。錯誤！未找到引用源。1） 交流側(cè)快速熔斷器的選擇I2= 選取RLS10快速熔斷器，熔體額定電流6A。式中 －與整流電路形式有關(guān)的系數(shù)，可由表查得；－最小負(fù)載電流，常取電動機額定電流的5％～10％計算。RPL 為與電動機配套的磁場變阻器，用來調(diào)節(jié)勵磁電流。對于單相電路，均使用絕對觸發(fā)方式。由于一般均用時間值來表示α，所以還需要對α轉(zhuǎn)換成時間值Tα。另外利用一片74LS374的多余輸出線，外接兩個LED發(fā)光管，一個用于顯示工作正常與否，它每隔1秒閃亮一次；另一個用于顯示是否處于運行狀態(tài)。光電式旋轉(zhuǎn)編碼器是轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角的檢測元件，旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機相連，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)動時，帶動碼盤旋轉(zhuǎn)，便發(fā)出轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角信號。電動機每轉(zhuǎn)一圈共產(chǎn)生Z個脈沖（Z=倍頻系數(shù)編碼光柵數(shù)），把f1除以Z就得到電動機的轉(zhuǎn)速。然后延時50μs，～，從而輸出寬度為50μs的觸發(fā)脈沖。因此，可以認(rèn)為反電勢對電流產(chǎn)生的影響很小，令△E=0，則圖53通過結(jié)構(gòu)圖變換，簡化為圖 54。因此，系統(tǒng)速度閉環(huán)時其初始條件不為零，而按二、三階最佳工程設(shè)計是以頻率法為基礎(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)計速度調(diào)節(jié)器就成問題。對于單輸入系統(tǒng)，R為常數(shù)，選R=1，把以上四參數(shù)代入式（）。將上式離散化成差分方程，其第k拍輸出為 （63）其中，Tsam為采樣周期。設(shè)系統(tǒng)電流斷續(xù)臨界值為I0，反饋電流采樣值為I，則程序框圖如圖62所示。在這一組軟件框圖中，測速軟件僅完成M1和M2計數(shù)，轉(zhuǎn)速計算是在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷服務(wù)子程序中完成的。本系統(tǒng)選擇的仿真算法為ode23tb，仿真Start time設(shè)為0，Stop 。本設(shè)計最后通過MATLAB系統(tǒng)仿真取得了良好的結(jié)果，各項性能指標(biāo)都能夠滿足實際生產(chǎn)的要求。參考文獻[1]陳伯石。微型計算機控制技術(shù)[M]。北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，1984[12]楊興姚。北京：電子工業(yè)大學(xué)出版社，2000。[11]孫虎章。北京：中國電力出版社，2004。我對他們致以真誠的謝意和衷心的祝福。在以往的數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速常用測速發(fā)電機來檢測，這種模擬測速方法的精度不夠高，在低速時更為嚴(yán)重，很難保障生產(chǎn)的高效、安全運行，所以在本次設(shè)計中測速采用了目前較先進的旋轉(zhuǎn)編碼器測速，即數(shù)字測速。采用面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖方法構(gòu)成的雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型如圖71所示。圖64 電流自適應(yīng)程序框圖 速度環(huán)中斷服務(wù)程序的設(shè)計測速軟件包括捕捉中斷服務(wù)子程序（如圖65所示）和測速時間中斷服務(wù)子程序（如圖66所示）構(gòu)成，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷服務(wù)子程序中進行到“測速允許”時，開放捕捉中斷，但只有到旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖前沿到達時，進入捕捉中斷服務(wù)子程序，旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖計數(shù)器M1和高頻時鐘計數(shù)器M2才真正開始計數(shù)，同時打開測速時間計數(shù)器T1，禁止捕捉中斷，使之不再干擾計數(shù)器計數(shù)。程序框圖可由上式得出，在此略。當(dāng)輸入時誤差函數(shù)e(t)、輸出函數(shù)是u(t)時，PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)如下 （61）式中 Kpi為PI調(diào)節(jié)器比例部分的放大系數(shù)；t為PI調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)。q11不能選擇過大，否則使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，一般先q11?1 ，選q11 = 0。由圖55可知,電流環(huán)廣義控制對象可以看成是一個大慣性環(huán)節(jié)和一個小慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)而成,其傳遞函數(shù)為則應(yīng)選擇的采樣周期為TLT = 1/4min(TD , Tε) = 1/4min(,)≈ 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計及采樣周期的選擇在圖51中,當(dāng)突加速度給定后,ST輸出立即達到限幅值,ST輸出就是LT的給定,因而系統(tǒng)以最大加速度升速。 IFZUDO 1/Rε ID Rε E 1 + TDs+1 Tm s Ce n 圖52 電動機結(jié)構(gòu)圖由圖52可以立即得到電動機數(shù)學(xué)模型： （57） 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計及采樣周期的選擇確定了被控對象電動機的數(shù)學(xué)模型,很容易作出電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖,如圖53所示 。 晶閘管控制晶閘管觸發(fā)采用80C31的定時器T0實現(xiàn)。在一定的時間Tc內(nèi)測取旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù)M1，用以計算這段時間內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速，稱作M法測速。不過模擬測速方法的精度不夠高，在低速時更為嚴(yán)重。用兩片74LS374和四個PNP中功率三極管以動態(tài)掃描方式驅(qū)動四位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。式(44)即是α與uk的關(guān)系式。但由于電網(wǎng)頻率的波動以及計算機定時器的誤差，會使控制角偏離要求值。整流二極管耐壓與主電路晶閘管相同，故取700V。其主要參數(shù)有流過電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計算主要是電感量的計算。 電流保護快速熔斷器的斷流時間短，保護性能較好，是目前應(yīng)用最普遍的保護措施。F的鋁電解電容器。此外，還需注意以下幾點：①當(dāng)周圍環(huán)境溫度超過+40℃時，應(yīng)降低元件的額定電流值。得到過電流的自動保護。旋轉(zhuǎn)變流機組簡稱GM系統(tǒng)，適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費用高、效率低、維護不便。特點是用單片機取代模擬觸發(fā)器、電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器及邏輯切換等硬件設(shè)備。綜上選晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。在要求不高場合或近似估算時，可用下式計算，即：式中A理想情況下，α=0176。 阻容保護 即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻R和電容C進行保護。3）閘管及整流二極管兩端的過電壓保護 查下表：阻容保護的數(shù)值一般根據(jù)經(jīng)驗選定晶閘管額定電流/μA1020501002005001000電容/μF12電阻/Ω1008040201052抑制晶閘管關(guān)斷過電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護電路方法。限制，除在阻容保護中選擇合適的電阻外，也可采用與限制相同的措施，即在每個橋臂上串聯(lián)一個電感。本設(shè)計中取=、=6所以==4）實際串入電抗器的電感量考慮輸出電流連續(xù)時的實際電感量：Ｎ在三相橋式電路中?。?，其余電路可?。?。圖43 晶閘管觸發(fā)時刻(α=00)及觸發(fā)順序單片機在觸發(fā)晶閘管時,根據(jù)電流控制器的輸出控制值uk，以同步基準(zhǔn)點位參考點，算出晶閘管控制角α的大小，再通過定時器按控制角的大小以及觸發(fā)順序，準(zhǔn)確地向各個晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖。每隔3600來一個同步脈沖（取自線電壓uac的過零點），以此為基準(zhǔn)點。綜上，本系統(tǒng)采用Inter的MCS51中的80C31單片機。這時，四位LED上將顯示對應(yīng)于電位器輸入的速度給定值，可調(diào)整電位器至顯示值為所需的給定值。采用簡單的鑒相電路就可以分辨出方向。設(shè)高頻時鐘脈沖的頻率為f0，則準(zhǔn)確的測速時間Tt=M2/f0，而電動機轉(zhuǎn)速為采用M/T法測速時，應(yīng)保證高頻時鐘脈沖計數(shù)器與旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖計數(shù)器同時開啟與關(guān)閉，以減少誤差，只有等到編碼器輸出脈沖前沿到達時，兩個計數(shù)器才同時允許開始或者停止計數(shù)。參數(shù)實測數(shù)據(jù)為:電動機電樞電阻: RD=電動機電樞電感: 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=單片機控制直流調(diào)速系統(tǒng)被控對象是直流電動機,由圖51可知: UDO E= IDRε+LεdID∕dt = Rε(ID+TDdID∕dt) (51)對式（51）取拉式變換得 ID(s) 1/Rε UDO(s) – E(s) TDs+1 (52)其中, Rε= RD+2 RT +RP +Rr, RR為晶閘管重疊角等效電阻。 把以上參數(shù)代入式（513）和式（514）可得: （515） Ck =Ck1+