【正文】 ，其輸出還很大，所以出現(xiàn)超調(diào)。轉(zhuǎn)速計算由速度環(huán)子程序完成。 圖 63 鎖零程序框圖 （ 2）電流自適應(yīng)程序設(shè)計 在轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電流環(huán) PI 調(diào)節(jié)器的動態(tài)參數(shù)一般是按電樞回路電流連續(xù)的情況來選取，然而當(dāng)系統(tǒng)輕載工作時，如果平波電抗器的電感量不太大，就會出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況。在數(shù)字控制算法中，要對 u 限幅，只須在程序內(nèi)設(shè)置限幅值 um,當(dāng) u(k)um 時，便以限幅值 um 作為輸出。圖中 KSF 是對 1000r/min時，若令 USF= , 則 KSF = /（ 1000r/min） = 電動機最大起動電流為 ,而速度調(diào)節(jié)器輸出限幅為 ,將已求結(jié)果代入圖54,即可得到電流環(huán)最簡單結(jié)構(gòu)圖 ,如圖 54 所示。每次把 T△的補碼寫入 T0 中，在 T0 溢出時，轉(zhuǎn)到 T0 中斷處理程序，按脈沖分配表從P1 口（ ～ ）輸出晶閘管觸發(fā)脈沖。正轉(zhuǎn)時 A 相超前 B 相；反轉(zhuǎn)時 B 相超前 A 相。 A/D轉(zhuǎn)換完成，產(chǎn)生 EOC 脈沖和 1INT 中斷。每當(dāng)觸發(fā)時間到，按指針從表中取出一個數(shù)據(jù)從單片機的 I/O 口輸出，經(jīng)光電隔離去觸發(fā)晶閘管。因此，在相對觸發(fā)方式時，應(yīng)在一個周期內(nèi)用同步脈沖信號進行一次校正，以避免誤差的積累。額定電流可查得 K=， ID(AV)=(~2)K Ii .5~2)**= 可選用 ZP 型 3A、 700V 的二極管。因此對晶閘管的電流上升率dtdi/ 必須有所限制。 2）直流側(cè)過電壓保護 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 13 直流側(cè)保護可采用與交流側(cè)保護相同保護相同的方法，可采用阻容保護和壓敏電阻保護。 一次、二次相電流 I I2 的計算 由表查得 KI1=, KI2= 考慮變壓器勵磁電流得 ： AK dIIKI 1 ???? 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 11 晶閘管元件的選擇 晶閘管的額定電壓 晶閘管實際承受的最大峰值電壓 UTm，乘以（ 2～ 3）倍的安全裕量，參照標準電壓等級，即可確定晶閘管的額定電壓 UTN，即 UTN=（ 2～ 3） Utm,整流電路形式為三相全控橋，查表得 26UTmU ? ，則 ? ? ? ? ? ? VUUU TmTN 8 1~ 8 71 2 063~263~23~2 2 ?????? 取 VUTN 700? . 晶閘管的額定電流 選擇晶閘管額定電流的原則是必須使管子允許通過的額定電流有效值 TNI 大于實際流過管子電流最大有效值 TI 。 若采用雙閉環(huán) 調(diào)速系統(tǒng)，則可以近似在電機最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，充分利用電機的允許過載能力，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又可以讓電流迅速降低下來，使轉(zhuǎn)矩馬上與負載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 8 態(tài)運行，此時起動電流近似呈方形波，而轉(zhuǎn)速近似是線性增長的，這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受到限制的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動過程。 我認為設(shè)計一個直流電機調(diào)速系統(tǒng)，不論是從學(xué)習(xí)還是實踐的角度，對 一名機電一體化專業(yè)的大學(xué)生都會產(chǎn)生積極地作用，有利于提高學(xué)習(xí)熱情。所以微機數(shù)字控制系統(tǒng)在各個方面的性能都遠遠優(yōu)于模擬控制系統(tǒng)且應(yīng)用越來越廣泛。 關(guān)鍵詞 ： 單片機，雙閉環(huán)，直流調(diào)速系統(tǒng)，數(shù)字方式 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 2 目 錄 摘 要 .......................................................................................................................................... 1 引 言 .................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 6 第 2 章 系統(tǒng)方案選擇和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 調(diào)速方案的選擇 系統(tǒng)控制對象的確定 本次設(shè)計選用的電動機型號 Z232 型，額定功率 ，額定電壓 230V，額定電流 ,額定轉(zhuǎn)速 1000r/min, 勵磁電壓220V,運轉(zhuǎn)方式連續(xù)。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個調(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，這樣就可以實現(xiàn)在起動過程中只有電流負反饋，而它和轉(zhuǎn)速負反饋不同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端 ，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)速負反饋，不靠電流負反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動態(tài)性能。 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。但采用阻容保護易影響系統(tǒng)的快速性，并且會造成 dtdi/ 加大。產(chǎn)生 dtdi/ 過大的原因，一般有：晶閘管導(dǎo)通時，與晶閘管并聯(lián)的阻容保護中的電容突然向晶閘管放電；交流電源通過晶閘管向直流側(cè)保護電容充電；直流側(cè)負載突然短路等等。 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。 表 41 脈沖分配表（ 0 有效） 單元地址 數(shù)據(jù)（由 I/O 口輸出） 被觸發(fā)晶閘管 M M+1 M+2 M+3 M+4 M+5 X X 0 1 1 1 1 0 X X 1 1 1 1 0 0 X X 1 1 1 0 0 1 X X 1 1 0 0 1 1 X X 1 0 0 1 1 1 X X 0 0 1 1 1 1 SCR6,1 SCR1,2 SCR2,3 SCR3,4 SCR4,5 SCR5,6 單片機系統(tǒng)設(shè)計 雙閉環(huán)數(shù)字直流調(diào)速控制系統(tǒng)得采樣周期比較快，計算和控制任務(wù)也比較繁忙，因此需要使用高性能的單片機。這時， MCU 可讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果。采用簡單的鑒相電路就可以分辨出方向。然后延時 50μ s，置位～ ，從而輸出寬度為 50μ s 的觸發(fā)脈沖。 圖 54 電流環(huán)最簡結(jié)構(gòu)圖 (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。 min/r 。而位置式算法必須要同時設(shè)積分限幅和輸出限幅。當(dāng)電樞電流斷續(xù)時，晶閘管調(diào)速系統(tǒng)的機械特性和電流連續(xù)相比有明顯的差別，其動態(tài)性能也發(fā)生兩項重要變化。 定時器 T0 中斷服務(wù)程序，它完成晶閘管觸發(fā)輸出和同步校正計算功能。轉(zhuǎn)速超調(diào)后， ASR 輸入端出現(xiàn)負偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，進入線性調(diào)節(jié)階段，使轉(zhuǎn)速保持恒定，實際仿真結(jié)果基本上反映了這一點。 非常感謝我的同學(xué)們，在與他們共同的學(xué)習(xí)、工作、生活過程中，他們給予了我及時的幫助和建議，開拓了我的思路。交直流調(diào)速系統(tǒng)與 MATLAB 仿真 [M]。（美） ： Tsinghua university press， 1996。 Elementary Linear Circuit Analysis Second Edition[M]。自動控制系統(tǒng) [M]。 [6]潘新民，王燕芳。 最后，向所有幫助過我的人致以最誠摯的謝意。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 44 結(jié)束語 本設(shè)計用一臺單片機及外部擴展設(shè)備代替原模擬系統(tǒng)中速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、觸發(fā)器、邏輯切換單元、鎖零單元和電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)器等，從而使直流調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)全數(shù)字化。另外一種是面向控制系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖，使用 Power System 工具箱進行調(diào)速系統(tǒng)仿真的新方法。 （ 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，西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 38 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。 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。 圖 510 速度環(huán)狀態(tài)反饋簡化圖 圖 511 PI 調(diào)節(jié)器加比例微分負反饋框圖 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 31 （ 3）速度環(huán)穩(wěn)定性分析 考慮反電勢的影響 ,數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖 512 所示。 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 )(39。這里由于 80C31的 P1 口在復(fù)位后初態(tài)為 1，故采用 0 為有效輸出位，以保證初態(tài)時晶閘管處于截止狀態(tài)。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。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。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。 綜上本次設(shè)計使用相對觸發(fā)的觸發(fā)控制方法。根據(jù)額定勵磁電流 Iex =，可選用吸引線圈電流為 的 JL1411ZQ 直流欠電流繼電器。限制 dtdu/ 和dtdi/ 的電感，可采用空心電抗器，要求 L≥（ 20～ 30）μ H；也可采用鐵心電抗器， L 值可偏大些。 U1MA=（ ） UDC=() 230=414460V 選 MY31440/5 型壓敏電阻。 ③關(guān)鍵、重大設(shè)備，電流裕量可適當(dāng)選大些。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。 第 2 章 系統(tǒng)方案選擇和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................................... 6 調(diào)速方案的選擇 .......................................................................................................6 系統(tǒng)控制對象的確定 ........................................................................................6 電動機供電方案的選擇 .............................................................................. 6 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................................................................................................... 7 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇 ................................................................................................. 7 系統(tǒng)的工作原理 ............................................................................................ 9 第 3 章 主電路設(shè)計與參數(shù)計算 ................................................................................. 10 整流變壓器的設(shè)計 ................................................................................................10 變壓器二次側(cè)電壓 U2 的計算 ............................................................... 10 一次、二次相電流 I I2 的計算 .................................................... 10 晶閘管元件的選擇