【正文】 考慮到上述兩項變化，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)時的R?1，其中 R， 是斷續(xù)時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)時具有同樣的動態(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)時通常選擇 TD=τ 1,則有 Rt RsKsLTD 11KK,)( ?????? 其中 由此可見 ,電流斷續(xù)時要求電流調(diào)節(jié)器是一個積分環(huán)節(jié) ,因而電流斷續(xù)時要改變電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu) ,使它和電流連續(xù)時相適應(yīng) ,使其動態(tài)性能基本和電流連續(xù)時相同 ,這就稱為電流自適應(yīng)控制。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 39 第 6 章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 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)計主要采用模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計。為了確保系統(tǒng)精度，在 GLB(s)前面再串一個積分環(huán)節(jié)，則速度環(huán)被控對象結(jié)構(gòu)圖如圖 58 所示。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。 = K2 = K,TLT = 179。（ dn/dt） (53) ID IFZ = （ GD2 / 375 Cμ ）178。其中利用 T1 作為定時器，計時 Tc 時間產(chǎn)生中斷，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出 的脈沖個數(shù) M1 由 口檢測，同一時間間隔的高頻時鐘脈沖個數(shù) M2 由 口檢測，最后由轉(zhuǎn)速中斷程序完成轉(zhuǎn)速的測量等等。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(jī)定時器的誤差，會使控制角偏離要求值。 勵磁電路元件的選擇 整流二極管耐壓與主電路晶閘管相同，故取 700V。 根據(jù)本電路形式查得 1K = 所以 1L =% ??= 2）限制輸出電流脈動的電感量 2L 由于晶 閘管整流裝置的輸出電壓是脈動的，因此輸出電流波形也是脈動的。 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。允許偏差 +10％（ 484V） 。 106A PR≥ (34)IC2R=(34) 179。 34179。 由表查得 K=，考慮 ~2 倍的裕量 ? ? ? ? dAVT KII 2~? ? ?~ ~? ??? 取 ? ? AAVTI 5? 。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9 第 3 章 主電路設(shè)計與參數(shù)計算 電動機(jī)的額定電壓為 230V，為保證供電質(zhì)量，應(yīng)采用三相減壓變壓器將電源電壓降低；為避免三次諧波電動勢的不良影響，三次諧波電流對電源的干擾，主變壓器采用 D/Y 聯(lián)結(jié)。因三相橋式全控整流電壓的脈動頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應(yīng)減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點(diǎn)。由于以微處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)硬件電路的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，制作成本低，且不受器件溫度漂移的 影響。 在 VM 系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動觸發(fā)裝置 GT 輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時電壓 Ud。其硬件結(jié)構(gòu)如圖21 所示。 此外，還需注意以下幾點(diǎn)： 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。 6IemS/U22=31179。 106179。因此，一般不采用阻容保護(hù)，而只用壓敏電阻作過電壓保護(hù)。 電流保護(hù) 快速熔斷器的斷流時間短，保護(hù)性能較好，是目前應(yīng)用最普遍的保護(hù)措施。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。 Trr IUKL 2?=%5 ??= mH 實(shí)際所需的均衡電感量為 raL ： Trra LLL ?? 如果均衡電流經(jīng)過變壓器兩相繞組，計算 raL 時，應(yīng)代入 2 TL 。所謂廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18 絕對觸發(fā)方法就是指觸發(fā)脈沖形成的時刻都直接取決于基準(zhǔn)時刻點(diǎn)。 對于數(shù)字調(diào)節(jié)器，要求對象為線性系統(tǒng)。指令系統(tǒng)中設(shè)置了乘、除運(yùn)算指令、數(shù)據(jù)查找指令和位處理指令等。但這時，一方面成本將較高，另一方面計算將大大復(fù)雜，因為必須采用 16 位計算，所以在選型時應(yīng)該多方面考慮。采用倍率電路可以有效地提高轉(zhuǎn)速分辨率，而不增加旋轉(zhuǎn)編碼器的光柵數(shù)，一般多采用四倍頻電路。 由于 M/T 法的計數(shù)值 M1 和 M2 都隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化，高速時，相當(dāng)于M 法測速，最低速時， M1=1，自動進(jìn)入 T 法測速。 Rε 、 Lε 、 TD 的數(shù)值依次為 Rε = +2179。令電流調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為 si sDse sCsLTD ????? 1)( )()( (511) 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 29 根據(jù)二階最佳工程設(shè)計方法，則有 τ i = 2KTε = 2179。)(1 1)( ???? ??????? zzzz zzzzzfiGLSGzLTDzLEG 上式利用 Z 變換終值定理有 011 1)()11(1lim)( ?????????? zzLEGzze 所以電流環(huán)在單位階躍輸入是無靜差的。將式 (524)改寫為 P（ A BR1BTP） +（ A BR1BTP） TP = （ PBR1BTP） Q （ 525） 先給定一個初值 P0，代 入公式 (525)，求出新值 P1，不斷迭代，直到 P0 和P1 幾乎相等為止， 即 EnijjiPjiP ???? 2]0),(0),(1[ 其中 E 為迭代偏差，其程序框圖如圖 57 所示。 圖 512 數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)框圖 圖 513 速度環(huán)被控對象結(jié)構(gòu)圖 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 37 )( 1 35 9 3111)(?????????ssmTmCKssTiKsmTmKsiTiKssGe ? ? )( 591)( ?? ??????????????????zzzssSTezssGz ? ? zzsfnGz )( ?? ? ? )( ?? ??? zz zsGsGz ? ? )( ??? zzsSTDz 由圖 512 可得到系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為 0 0 2 ))(()()(1 )()()( ???? ?????? zzzz zzzzSGGfnGzSTD zSGzSTDzBG 因而得到系統(tǒng)特征方程為 z4 – z3 + z2 – + = 0 （ 532） 利用計算機(jī)求解式 ()得到的根為 z1,2 = 177。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 41 數(shù)字濾波器程序設(shè)計 在檢測得到的轉(zhuǎn)速信號中，不可避免地要混入一些干擾信號。 （ b）當(dāng)電流斷續(xù)時，由于電樞回路電磁時間常數(shù) TD 存在，從整流電壓UDO 的突變到平均電樞電流 ID 響應(yīng)不可能瞬間完成，而是按指數(shù)規(guī)律逐漸變到穩(wěn)態(tài)值。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 46 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(jìn)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(dá)時，進(jìn)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 tstspiKsE sUspiW 1)( )()( ??? （ 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)。 ???????????0000000011qQ 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。本系統(tǒng)設(shè)計穩(wěn)態(tài)運(yùn)行為初態(tài)，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)到零時為平衡狀態(tài)，即當(dāng)速度給定突然變?yōu)榱銜r尋找制動過程最優(yōu)控制律。 電流環(huán)的穩(wěn)定性分析 由圖 54 可以作出電流環(huán)采樣系統(tǒng)框圖 ,如圖 56 所示。 IFZ UDO 1/Rε ID Rε E 1 + TDs+1 Tm s Ce n 圖 52 電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖 由圖 52 可以立即得到電動機(jī)數(shù)學(xué)模型： 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 27 121)()()(???? smTsDTmTeCsDOUsnssG （ 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(jī)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 。然后延時 50μ s，置位 ～ ，從而輸出寬度為50μ s 的觸發(fā)脈沖。編碼光柵數(shù)），把 f1 除以 Z 就 得到電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)編碼器可分為絕對式和增量式兩種。使用 80C31 的雙閉環(huán)數(shù)字直流調(diào)速控制系統(tǒng)的硬件電路圖見附頁1 所示。 對于 50Hz 的交流電而言，控制角α對應(yīng)的時間為： Tα =α *106/360*50 （μ s） (45) 為了加快計算速度，可采用查表法或插值查表法來按 uk 值計算 Tα 值。在三相全控橋式整流電路中，一般則常使用相對觸發(fā)方式。 為 實(shí)現(xiàn)弱磁保護(hù)，在磁場回路中串入了欠電流繼電器 KA ，動作電流通過 RPI 調(diào)整。因此，應(yīng)在直流側(cè)串入平波電抗器，用來限制輸出電流的脈動量。 造成電壓上升率 dtdu/ 過大的原因一般有兩點(diǎn)：由電網(wǎng)侵入的過電壓；由于晶閘管換相時相當(dāng)于線電壓短路，換相結(jié)束后線電壓有升高，每一次換相都可能造成 dtdu/ 過大。 得 C=， R=100Ω。 =（ ）179。 2 = 選取 20181。設(shè)計晶閘管電路除了正確的選擇晶閘管的額定電壓、額定電流等參數(shù)外，還必須采取必要的過電壓、過電流保護(hù)措施。一般可按下式計算，即： )(co s 22m inm a x2 NshTd IICUAnUUU????? 式中 Udmax 整流電路輸出電壓最大值； nUT 主電路電流回路 n 個晶閘管正向壓降； C 線路接線方式系數(shù)； Usk 變壓器的短路比，對 10～ 100KVA， Usk =～ ； I2/I2N變壓器二次實(shí)際工作電流與額定之比，應(yīng)取最大值。同時，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動小。 本文介紹的是用一臺 26KW 的直流電動機(jī)， 8051 單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)。靜止可控整流器又稱 VM 系統(tǒng)，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(shí)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。顯然靜特性優(yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。 = KVA S2=m2U2I2=3179。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 變壓器接法 單相 三相、二次Ｙ聯(lián)結(jié) 三相二次Ｄ聯(lián)結(jié) 阻容裝置接法 與變壓器二次側(cè)并聯(lián) Y 聯(lián)結(jié) D 聯(lián)結(jié) Y 聯(lián)結(jié) D 聯(lián)結(jié) 電容 Ｃ Ｃ 1/3C 3C C 電阻 Ｒ Ｒ 3R 1/3R R 本系統(tǒng)采用 DY 連接。 106=2π179。允許偏差 +10％（ 242V）。 120)2179。在容量較小系統(tǒng)中，也可把接晶閘管的導(dǎo)線繞上一定圈數(shù)，或在導(dǎo)線上套上一個或幾個磁環(huán)來代替橋臂 電抗器。 ） = 考慮限制電流脈動時的實(shí)際電感量： )(22 TDd NLLLL ??? 本電路 )(22 TDd NLLLL ??? =－（ +2179。取線電壓 Uac從負(fù)半波的過零點(diǎn) G（ t1） 作為同步基準(zhǔn)點(diǎn)，則