畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-13 23:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 D519D620D721A25B24C23CLK10ALE22START6OE9IN127IN026IN228IN31IN42IN53IN64IN75VREF+12VREF16GND13eoc7VCC11A/DC0809DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7P10P11P12P15P16P17XTAL1XTAL2ALEALEU0U1U2VCCVCCP17P37IN1P010P112P213P315PQ2P=Q3PQ4Q09Q111Q214Q31PQ7P=Q6PQ5U374F85P010P112P213P315PQ2P=Q3PQ4Q09Q111Q214Q31PQ7P=Q6PQ5U474F85Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9CLKRSTVDDQ11Q12VSSQ10Q1U54040VCCXTAL2P37VCCGNDP10P11P12P13P14P15P16P17PWM 圖 基于 89S51 的控制電路 驅(qū)動(dòng)電路 設(shè)計(jì) 該驅(qū)動(dòng)電路采用了 IR2110 集成芯片，該集成電路具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力和保護(hù)功能。 IR2110 驅(qū)動(dòng) IGBT 構(gòu)成的 H 橋式驅(qū)動(dòng) 電路的特點(diǎn)顯著，具有調(diào)速性能好，調(diào)速頻帶寬，可以工作在 1~100 kHz范圍內(nèi)工作。所要求的控制信號(hào)簡單，只需要加入 PWM 信號(hào)即可。 IR2110 設(shè)計(jì)保護(hù)電路性能良好，安全性高，無控制信號(hào)時(shí)，電機(jī)處于剎車狀態(tài)，可用于很多工業(yè)領(lǐng)域。 11 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 教師批閱 在 圖 中 ， IR2110 的自舉電容采用了另個(gè)不同大小的電容并聯(lián)使用。在頻率為 20 kHz 左右的工作狀態(tài)下，可選用 和 電容并聯(lián)。并聯(lián)高頻小電容可吸收高頻毛刺干擾電壓。電路中為了防止 Q3導(dǎo)通時(shí)高電壓串入 CCV 端損壞芯片，在設(shè)計(jì)采用快恢復(fù)二極管 FR107，其快速恢復(fù)時(shí)間為 500ns 可有效 地隔斷高壓信號(hào)串入 IR2110。由于 VB高于 VS 電壓的最大值為 20 V，為了避免 VB 過電壓，電路中增加了 10V 穩(wěn)壓二極管 D D6 控制 VB 端電壓在 10V 左右防止 VB過壓。 LO1COM2VCC3NC4VS5VB6HO7NC8VDD9HIN10SD11LIN12VSS13NC14U1IR2110D13IN4148D4D1 IN4148C?CapC?CapC?Cap Pol1C?Cap Pol1L12mHD5D315VR5 100R720KD6Q3Q4+15VR8RESD14IN4148R6 100D2 IN4148 圖 H 橋式驅(qū)動(dòng)電路 R2110 使它自身可對輸入的兩個(gè)通道信號(hào)之間產(chǎn)生合適的延時(shí)，保證了加到被驅(qū)動(dòng)的逆變橋中同橋臂上的兩個(gè)功率 MOS 器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間有一互瑣時(shí)間間隔，因而防止了被驅(qū)動(dòng)的逆變橋中兩個(gè)功率 MOS 器件同時(shí)導(dǎo)通而發(fā)生直流電源直通路的危險(xiǎn)。 系統(tǒng)反饋檢測電路設(shè)計(jì) 1. 電流反饋檢測電路 D1 D2 D3D4 D5 D6R1C1R2R3 R4 R5TAA B CUi 圖 含濾波的電流反 饋檢測電路 12 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 教師批閱 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，要對電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，實(shí)質(zhì)是對電動(dòng)機(jī)的電流進(jìn)行控制，于是就設(shè)計(jì)了一個(gè)電流調(diào)節(jié)器作為內(nèi)環(huán)。為了有效地調(diào)節(jié)電機(jī)電流，就有必要設(shè)計(jì)好電機(jī)電流檢測器。本設(shè)計(jì)中采用電流互感器作為檢測輸入，并加入濾波環(huán)節(jié)消除干擾信號(hào)，電流檢測電路如圖 所示 2. 速度反饋檢測電路 速度調(diào)節(jié)器要想對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，就必須辦法將電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過放大處理后與給定量進(jìn)行比較，將比較結(jié)構(gòu)作為控制器的輸入。本系統(tǒng)中采用測速電機(jī)，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，同時(shí)加入濾波環(huán)節(jié)消除干擾信號(hào)，速度檢測電路如圖 所示 A+B1CR1RPUn 圖 含濾波的速度反饋檢測電路 圖 限幅電路 3. 系統(tǒng)限幅電路設(shè)計(jì) 由于 本系統(tǒng)控制電路部分，各電力電子裝置所能承受的電壓有限，太大的電壓或電流容易將電力電子器件損壞，并且電動(dòng)機(jī)過載能力也有限，所以就要加限幅裝置使控制器的輸出保持在一定范圍內(nèi)，本系統(tǒng)所用限幅電路如圖 所示 VD1VD2VD3 VD4VD5VD7VD6Q2Q1Q3R1TP1R2R3RP1R4R6R5CR7TTP3 TP2K TP5TP4GR8AC60V 圖 觸發(fā)電路 VD1VD2RP1RP2R1im15V+15VUo 13 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 教師批閱 4. 系統(tǒng) 觸發(fā) 電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中 觸發(fā)電路就相當(dāng)于心臟一樣，控制著系統(tǒng)的運(yùn)行，雖然電流和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器能控制著電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，但沒有了觸發(fā)電路，它們的這種控制作用達(dá)不到的。按照脈沖觸發(fā)原理設(shè)計(jì)的觸發(fā)電路如圖 所示 光電隔離電路 設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的的過壓保護(hù)，本設(shè) 計(jì) OPTOISO1 線性光耦構(gòu)成的過壓保護(hù)裝置，如圖 所示。 首先，對主電路的中 IGBT 的 1CU 、 3CU 與 2EU 、 4EU 之間的 電壓采集，然后通過 電阻 限壓，再通過 線性光耦 OPTOISO1 把電壓反饋到 芯片 實(shí)現(xiàn)電壓采集，采集完成后把采集到的數(shù)據(jù)送給 MC51 處理。 其工作原理 ： 當(dāng)輸出電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，經(jīng)分壓電阻 R35 得到的取樣電壓就與 TL431 中的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，在陰極上形成誤差電壓，使 光耦 電流發(fā)生變化 ，這時(shí)候通過 OPTOISO1 隔離后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后給 MC51 處理，當(dāng)主電路的電壓過大時(shí)， MC51 就停止 PWM 輸出或改變 PWM占空比從而達(dá)到過壓保護(hù)。 U5OPTOISO1U6OPTOISO1300300300300300VCCVCC VCCU7300PWM 圖 光電隔離電路 硬件電路原理圖 微機(jī) 數(shù)字控制雙閉環(huán)直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)硬件原理圖見附錄 I。 14 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 教師批閱 第五章 軟件設(shè)計(jì) 程序流程圖 軟件設(shè)計(jì)包括主程序 ，電流環(huán)，速度環(huán)程序及數(shù)字觸發(fā)器等各中斷程序 的流程圖 。 主程序包括各接口芯片初始化，中斷設(shè)定等，程序 流程圖 如圖 所示 圖 主程序流程圖 圖 電流環(huán)中斷子程序流程圖 T1停止計(jì)數(shù) 開始 起動(dòng) To 定時(shí)α T 角 同步序號(hào) N 減 1 起動(dòng) T1定時(shí) 60 N=0 N 送記憶單元 N= 5？ 輸入 Ugi， Ufi值 計(jì)算 LT PI 值 Ui（ n） 對 Ui（ n）＝ Dk 作限幅處理 中斷返回 N Y 開始 設(shè)置堆棧指針 暫存數(shù)據(jù)單元清 0 初始化 讀 Ugn 輸入值 起動(dòng)系統(tǒng)及 測速器工作 讀選橋信號(hào) 讀 LT， ST， PI 參數(shù) 開中斷 等待中斷 15 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 教師批閱 電流環(huán)中斷服務(wù)程序由 T1 每隔 執(zhí)行一次， T1 同時(shí)控制同步脈沖序號(hào) N產(chǎn)生，輸入 Dgi 值及反饋值 Dfi，進(jìn)行 PI 運(yùn)算等，程序 流程圖 如圖 。 圖 速 度環(huán)中斷子程序流程圖 圖 觸發(fā)電路程序流程圖 速度環(huán)中斷服務(wù)程序由 INT0 每隔 20ms 執(zhí)行一次，計(jì)算 PI， M/T 測速值和無環(huán)流邏輯切換程序等，程序 流程 圖如圖 所示 。 ? T對應(yīng)的 X? 計(jì)算，地址指針計(jì)算和觸發(fā)脈沖的輸出，由 To 中斷程序完成。同步脈沖的形成由 T1中斷程序完成。程序 流程 圖如圖 所示。 程序清單 部分程序見附錄 II 開始 等待 m2 停止計(jì)數(shù) 定時(shí) T0，到 m1 停止計(jì)數(shù) 計(jì)算 16022fmn Pm?? 輸入 m1， m2 的值 計(jì)算 ST PI 值 Un（ n） 重新設(shè)定測速工作 執(zhí)行邏輯無環(huán)流切換程序 中斷返回 開始 Xα =2^16|DK| Xα =2^163333+DK N+1 輸入 DK值 N1 輸出觸發(fā)脈沖 DK0？ Xα 值送 T0 計(jì)算指針 M+N 暫存 中斷返回 PA 口停止輸出脈沖 N Y 16 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 教師批閱 第六章 調(diào)試與仿
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