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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)控制雙閉環(huán)直流電機(jī)(編輯修改稿)

2024-07-16 12:48 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 l=L/R==5) 電力拖動系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)TmTm=40ms=6) Ks=Uc(Uc)/fpwm=2*(100*1000)=根據(jù)設(shè)計(jì)要求并保證穩(wěn)態(tài)電流無差,可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的,因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)為WACR(S)=Ki(τis +1)/τisKi電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù);τi電流調(diào)節(jié)器的超前微分時(shí)間常數(shù)。檢查對電源電壓的抗干擾性能:由于Tl /T∑I =≤10,參照教材中表23的典型型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能,各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的。 電流環(huán)等效近似處理后校正成為典型I系統(tǒng)框圖電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù):τi=Tl=電流環(huán)開環(huán)增益:要求σi≤5%時(shí),查表得KIT∑i=,因此KI=于是,ACR的比例系數(shù)為: Ki=KIτiR/Ksβ=()=電流環(huán)采樣角頻率:Wsi=10Wci=2273電流環(huán)采樣時(shí)間:Ti=1/(Wsi/2pi)= 確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器時(shí)間常數(shù)1)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/KI已知KIT∑i=,則1/KI=2T∑i=2=2)轉(zhuǎn)速時(shí)間常數(shù)Ton。取Ton=3)轉(zhuǎn)速小時(shí)間常數(shù) T∑n。按小時(shí)間常數(shù)近似處理,取T∑n=1/KI+Ton= 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)共有兩個(gè)積分環(huán)節(jié),所以應(yīng)該設(shè)計(jì)成典型II系統(tǒng),系統(tǒng)同時(shí)也能滿足動態(tài)抗擾性能好的要求。ASR也應(yīng)該采用PI調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)為:WASR(s)= Kn(τns +1)/τnsKn轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù);τn轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。 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τn=hT∑n=5=轉(zhuǎn)速開環(huán)增益:KN=(h+1)/2h2T∑n2=6/(252)=ASR的比例系數(shù)為: Kn=(h+1)βCeTm/2hαRT∑n=6 /( 251)=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)= PWM的基本原理PWM(脈沖寬度調(diào)制)是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率,改變負(fù)載兩端的電壓,從而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。PWM可以應(yīng)用在許多方面,比如:電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。在PWM驅(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中,按一個(gè)固定的頻率來接通和斷開電源,并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長短。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來達(dá)到改變平均電壓大小的目的,從而來控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。也正因?yàn)槿绱?,PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。如下圖所示: PWM原理波形設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax,設(shè)占空比為D= t1 / T,則電機(jī)的平均速度為Va = Vmax * D,其中Va指的是電機(jī)的平均速度;Vmax 是指電機(jī)在全通電時(shí)的最大速度;D = t1 / T是指占空比。由上面的公式可見,當(dāng)我們改變占空比 D = t1 / T時(shí),就可以得到不同的電機(jī)平均速度Vd,從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格來說,平均速度Vd 與占空比D并非嚴(yán)格的線性關(guān)系,但是在一般的應(yīng)用中,我們可以將其近似地看成是線性關(guān)系。 雙極式H形可逆PWM變換器(1)正向運(yùn)行:第1階段,在 0 ≤ t ≤ ton 期間, Ug1 、 Ug4為正, VT1 、 VT4導(dǎo)通, Ug2 、 Ug3為負(fù),VT2 、 VT3截止,電流 id 沿回路1流通,電動機(jī)M兩端電壓UAB = +Us ;第2階段,在ton ≤ t ≤ T期間, Ug1 、 Ug4為負(fù), VT1 、 VT4截止, VD2 、 VD3續(xù)流, 并鉗位使VT2 、 VT3保持截止,電流 id 沿回路2流通,電動機(jī)M兩端電壓UAB = –Us ;(2)反向運(yùn)行:第1階段,在 0 ≤ t ≤ ton 期間, Ug2 、 Ug3為負(fù),VT2 、 VT3截止, VD1 、 VD4 續(xù)流,并鉗位使 VT1 、 VT4截止,電流 –id 沿回路4流通,電動機(jī)M兩端電壓UAB = +Us ;第2階段,在ton ≤ t ≤ T 期間, Ug2 、 Ug3 為正, VT2 、 VT3導(dǎo)通, Ug1 、 Ug4為負(fù),使VT1 、 VT4保持截止,電流 – id 沿回路3流通,電動機(jī)M兩端電壓UAB = – Us ; IGBT門極驅(qū)動光耦合器HCPL316J電路中驅(qū)動采用的是HCPL316J芯片,HCPL316J是由Agilent公司生產(chǎn)的一種IGBT門極驅(qū)動光耦合器,其內(nèi)部集成集電極發(fā)射極電壓欠飽和檢測電路及故障狀態(tài)反饋電路,:兼容CMOS/TYL電平。光隔離,故障狀態(tài)反饋。開關(guān)時(shí)間最大500ns?!败洝盜GBT關(guān)斷。欠飽和檢測及欠壓鎖定保護(hù)。過流保護(hù)功能。寬工作電壓范圍(15~30V)。用戶可配置自動復(fù)位、自動關(guān)閉. 芯片與該耦合器結(jié)合實(shí)現(xiàn)IGBT的驅(qū)動,使得IGBT VCE欠飽和檢測結(jié)構(gòu)緊湊,低成本且易于實(shí)現(xiàn),同時(shí)滿足了寬范圍的安全與調(diào)節(jié)需要. HCPL316J的引腳排列HCPL316J驅(qū)動IGBT工作過程:當(dāng)HCPL316J輸出端VOUT輸出為高電平時(shí),推挽電路上管NPN導(dǎo)通,下管PNP截止, 三端穩(wěn)壓塊LM7915輸出端加在IGBT門極(VG1)上,IGBT VCE為15V,IGBT導(dǎo)通。當(dāng)HCPL316J輸出端VOUT輸出為低電平時(shí),上管NPN截止,下管PNP導(dǎo)通,VCE為9V,IGBT關(guān)斷。以上就是IGBT的開通關(guān)斷過程。~35V,輸出電流為1A,可以穩(wěn)定輸出值。 LM7915穩(wěn)壓塊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,其對應(yīng)的數(shù)字量輸出為00HFFH,轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs,無須調(diào)零或者調(diào)整滿量程。 ADC0809的引腳及其功能ADC0809有28個(gè)引腳,其中IN0IN7接8路模擬量輸入。ALE是地址鎖存允許,、接基準(zhǔn)電源,在精度要求不太高的情況下,供電電源就可以作為基準(zhǔn)電源。START是芯片的啟動引腳,其上脈沖的下降沿起動一次新的A/D轉(zhuǎn)換。EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號,可以用于向單片機(jī)申請中斷或者供單片機(jī)查詢。OE是輸出允許端。CLK是時(shí)鐘端。DB0DB7是數(shù)字量的輸出。ADDA、ADDB、ADDC接地址線用以選定8路輸入中的一路,詳見下圖。EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號ADD:選擇輸入端口ALE:地址鎖存允許信號ENABLE(OE):輸出允許信號START:復(fù)位信號ADDCADDBADDA選通輸入通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7 ADC0809引腳圖及功能表 測速發(fā)電機(jī)是一種檢測機(jī)械轉(zhuǎn)速的電磁裝置。它能把機(jī)械轉(zhuǎn)速變成電壓信號,其輸出電壓與輸入電壓的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。在轉(zhuǎn)速反饋系統(tǒng)中,測速發(fā)電機(jī)是一個(gè)關(guān)鍵的裝置,它的輸出電壓的幅值正比于轉(zhuǎn)速,極性反映電機(jī)的轉(zhuǎn)向。測速精度、線性度、波型的系數(shù)以及測量的小滯后性是它的主要性能指標(biāo)?,F(xiàn)有測速發(fā)電機(jī)的性能指標(biāo)一般能滿足大多數(shù)調(diào)速系統(tǒng)的需要。電流負(fù)反饋用的是霍爾電流傳感器來感應(yīng)主電路的電流值,其有一下優(yōu)點(diǎn):1. 測量范圍廣:它可以測量任意波形的電流和電壓,如直流、交流、脈沖、三角波形等,甚至對瞬態(tài)峰值電流、電壓信號也能忠實(shí)地進(jìn)行反映?! ?. 響應(yīng)速度快:最快者響應(yīng)時(shí)間只為1us?! ?. 測量精度高?! ?. 線性度好。5. 動態(tài)性能好:響應(yīng)時(shí)間快。  6. 工作頻
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