【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器的輸出端 Q 輸出為高電平。如圖 所示。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)， A 相脈沖超前 B相脈沖 90176。，則 D 觸發(fā)器總是在 B 脈沖為低電平時(shí)觸發(fā)，這時(shí) Q 輸出端輸出為低電平。由 此確定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 圖 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向判別 22 M 法測(cè)速的實(shí)現(xiàn) 在系統(tǒng)中，使用單片機(jī)的 T/C0 和 T/C1 分別記數(shù)高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù) 2M 和同時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù) 1M 。由于 T/C0 還要給 8279 給定時(shí)鐘信號(hào)，因此工作于計(jì)數(shù)器方式，時(shí)鐘信號(hào)為單片機(jī)時(shí)鐘的 1/2 分頻即 4MHZ，定時(shí)器初值設(shè)為 80H。 T/C0 溢出中斷后，記錄 T/C1 的數(shù)值 1M ，并將單片機(jī)PB0 清零，延時(shí) 5 個(gè)時(shí)鐘之后，置位 PB0 口后重新開(kāi)始記數(shù)，再次溢出中斷時(shí)：如果測(cè)速容許，再次記錄 T/C1 的數(shù)值 1M ，否則將單片機(jī) PB0 清零，延時(shí)之后置位 PB0 口，重新記數(shù)。這樣循環(huán)， T/C0完成了記數(shù)高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù) 2M 和 8279 脈沖信號(hào)的輸出。那么，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為： 10260 Mfn pM? 式中，高頻時(shí)鐘頻率 0f =4 610 HZ； 旋轉(zhuǎn)編碼器的光柵 數(shù) P=1024； 2M =64. 三、電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 11直流電流檢測(cè)電路 圖 直流電流檢測(cè)電路 12 直流電流檢測(cè)電路主要芯片的工作原理 UGN3501M:集成霍爾傳感器 UGN3501M 原理圖 AD522 集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器 AD522 功能管腳 A/D轉(zhuǎn)化及芯片選擇 31 芯片 ADC0809介紹 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(kāi)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(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出為 00HFFH，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μ s，無(wú)須調(diào)零或者調(diào)整滿(mǎn)量程。 32 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， ?REFV 、 ?REFV 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(dòng)引腳，其上脈沖的下降沿起動(dòng)一次新的 A/D 轉(zhuǎn)換。 EOC 是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，可以用于向單片機(jī)申請(qǐng)中斷或者 供單片機(jī)查詢(xún)。 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(jiàn)下圖。 ADDC ADDB ADDA 選通輸入通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 圖 ADC0809 引腳圖及功能表 鍵盤(pán)顯示單元 按鍵控制與 LED 顯示單元完成 系統(tǒng)參數(shù) （占空比和轉(zhuǎn)速）的實(shí)時(shí)顯示，以及 通過(guò)鍵盤(pán)輸入系統(tǒng)的給定（占空比）。本系統(tǒng)中通過(guò) 8279 芯片來(lái)擴(kuò)展鍵盤(pán)和顯示接口。 INTEL8279 可以顯示 8 位或 16 位 LED 顯示器，可以和具有 64 個(gè)按鍵或傳感器的陣列相連，通過(guò)編程可以實(shí)現(xiàn)多種工作方式。 8279 的引腳圖如下： O U T A 027O U T B 031O U T A 126O U T B 130O U T A 225O U T B 229O U T A 324O U T B 328D B 012BD23D B 113D B 214S L 032D B 315S L 133D B 416S L 234D B 517S L 335D B 618D B 719R L 038R L 139IR Q4R L 21R L 32CS22R L 45RD10R L 56WR11R L 67A021R L 78C L K3S H IF T36R E S E T9C N T L / S37 圖 8279 的引腳圖 8279 的主要功能如下： 鍵盤(pán)與顯示器同時(shí)工作； 掃描式鍵盤(pán)工作方式； 掃描式傳感器工作方式； 用選通方式送入輸入信號(hào)帶有 8 字符的鍵盤(pán)； 先入先出存儲(chǔ)器 FIFO； 觸點(diǎn)回彈時(shí)兩鍵封鎖或 N 鍵巡回； 雙排 8 字或單個(gè) 16 字的數(shù)字顯示器； RAM 工作方式可 由單片機(jī)編程可編程掃描定時(shí)，鍵盤(pán)送入時(shí)有中斷輸出。 8279 與 DB0DB7 與 8051 的 ～ 、 、 口相連。 8279 的 IRQ 經(jīng)非門(mén)接到的 INT0 管腳上，可以實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)查詢(xún)或鍵盤(pán)中斷。由 口為 8279 輸出定時(shí)時(shí)鐘。 RD、 WR 與 、 相連，訪問(wèn) 8279 時(shí)， 8051 給出相應(yīng)的電平。 8051 的 作為 8279 的片選（ CS）信號(hào)。并且 與 8279的 A0 相連。因此 8279 的地址分別為：數(shù)據(jù)口： 7EFFH；命令口或狀態(tài)口： 7FFFH。 8279 與 4 個(gè)共陰極顯示器和一個(gè) 12 鍵的小鍵盤(pán)連接。 SL0SL3 的掃描按編碼方式經(jīng) 74LS139 譯碼輸出作為鍵盤(pán)的行掃描線，同時(shí)經(jīng)驅(qū)動(dòng)器 75451 接 LED顯示器的 COM端作為顯示器位掃描驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 OUTA與 OUTB經(jīng)驅(qū)動(dòng)器 74LS244 與顯示器的段碼線相連，直接控制顯示字型， RP200A 為 8 個(gè) 200 歐姆 / 上拉電阻。鍵盤(pán)的列掃描縣送會(huì)掃端 RL0RL3 上。 由 8051 單片機(jī)向它寫(xiě)入命令后，它會(huì)自動(dòng)掃描鍵盤(pán)；有鍵按下時(shí)，會(huì)判斷鍵號(hào)，將鍵號(hào)存入內(nèi)部的FIFO 緩沖器，并向 8051 單片機(jī)申請(qǐng)中斷。于是 8051 單片機(jī)只要發(fā)出讀 FIFO 的命令，將 鍵號(hào)讀入即可。要顯示數(shù)據(jù)， 8051 單片機(jī)只要向 8279 發(fā)出“寫(xiě)顯示 RAM”命令，將字型碼寫(xiě)入， 8279 會(huì)自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示 泵生限制電路設(shè)計(jì) 隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，交流變頻調(diào)速技術(shù)日益顯現(xiàn)出優(yōu)異的控制和調(diào)速性能，加上其高效率、易維護(hù)的特點(diǎn)，使其在機(jī)械設(shè)備的調(diào)速領(lǐng)域中應(yīng)用日益廣泛。隨之而來(lái)的制動(dòng)問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注，在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，異步電機(jī)的減速或停止是通過(guò)逐漸降低變頻器的輸出頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的，隨著變頻器輸出頻率的降低，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速降低，但是由于機(jī)械慣性的存在，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不會(huì)突變。當(dāng) 同步轉(zhuǎn)速小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)便處于再生發(fā)電狀態(tài)，從而產(chǎn)生反饋電流。 1 變頻器再生運(yùn)行 圖 1 所示為變頻器再生運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)其運(yùn)行在Ⅱ、Ⅳ象限時(shí)，其轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，為再生運(yùn)轉(zhuǎn)。由于通用 變頻器前級(jí)多采用不可控二極管整流，逆向功率流流向電網(wǎng)的通道被阻斷，少量的再生能量在電動(dòng)機(jī)和變頻器中消耗掉，大多數(shù)能量會(huì)儲(chǔ)存到電力電容器中，導(dǎo)致直流環(huán)節(jié)泵升電壓 UDC 持續(xù)升高，若不采取措施，勢(shì)必會(huì)造成變頻器過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作或者主電路器件因過(guò)壓擊穿或燒毀，因此大量的再生能量就必須另尋出路。能耗制動(dòng)單元配合制動(dòng)電阻可以很好地實(shí) 現(xiàn)對(duì)再生能量的消耗，達(dá)到變頻器制動(dòng)的目的。這種方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制動(dòng)方便的特點(diǎn)。 2 能耗制動(dòng)工作方式 能耗制動(dòng)是利用制動(dòng)電阻將再生能量轉(zhuǎn)換為熱量消耗掉的制動(dòng)方式，制動(dòng)電阻連接在制動(dòng)回路上，能量流動(dòng)的路徑是：機(jī)械設(shè)備的機(jī)械能 — 電動(dòng)機(jī)發(fā)電電能 — 逆變器 — 直流回路 — 制動(dòng)電阻 — 熱能。 能耗制動(dòng)單元接線原理如圖 2 所示。 其中的制動(dòng)電阻與絕緣門(mén)雙極晶體管 IGBT 組成的制動(dòng)單元串聯(lián)連接，然后并聯(lián)在直流回路上。這是一種處理再生能量最直接的辦法，它是將再生能量通過(guò)專(zhuān)門(mén)的能耗制動(dòng)電路消耗在電阻上，轉(zhuǎn)化為熱能。制動(dòng)單元控制目 標(biāo)，使直流電壓在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)。當(dāng)再生發(fā)電制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，回饋到直流回路的電能積累在電容器內(nèi)，導(dǎo)致電容器端直流電壓上升，再生發(fā)電功率越大，電壓上升速度越快，即上升斜率越大。當(dāng)直流電壓上升到制動(dòng)運(yùn)行時(shí)的電壓上限UDH 時(shí)，制動(dòng)單元的控制電路使制動(dòng)開(kāi)關(guān)器件 Q1導(dǎo)通，電阻被并聯(lián)在直流回路上，開(kāi)始工作。當(dāng)直流電壓下降到制動(dòng)運(yùn)行電壓下限 UDL 時(shí)，制動(dòng)單元控制電路使 Q 1 截止，同時(shí)電阻被截止。 能耗制動(dòng)電路的設(shè)計(jì)涉及制動(dòng)電阻阻值、功率、控制方式等幾個(gè)方面的分析與確定。制動(dòng)電阻阻值一方面關(guān)系到最大制動(dòng)能力的問(wèn)題，另一方面涉及 到逆變器瞬間電流大小的問(wèn)題。因此，制動(dòng)電阻是制動(dòng)單元的重要參數(shù)；制動(dòng)單元的控制方式則涉及是否能夠有效地控制和實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程的問(wèn)題 . 3 制動(dòng)控制單元設(shè)計(jì) 直流電壓上下限的確定 工程上，泵升電壓抑制電路的參數(shù)計(jì)算和選擇原則： (1)泵升電壓必須低于主電路電容器和功率器件的電壓定額，一般可選擇 130% UC(0)作為上限 (其中 ,UC(0)為正常運(yùn)行時(shí)電容 C上的電壓值 )。 (2)泵升電壓抑制電路動(dòng)作結(jié)束時(shí)，為使系統(tǒng)能再次迅速電動(dòng)運(yùn)行，不應(yīng)使直流側(cè)電壓降得過(guò)低，必須等于或略大于正常運(yùn)行時(shí) UC(0)，一般可 選擇 110% UC(0)作為下限。 三相電網(wǎng)電壓為 380V，經(jīng)三相整流后，整流電壓的平均值 UO： U1— 負(fù)載兩端線電壓 UP— 負(fù)載兩端相電壓 當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)， UC(0)=UO=。 制動(dòng)電路的上限電壓值 UDH = 130%=670V。 制動(dòng)電路的下限電壓值 UDL= 110%=566V。 但是，在選擇制動(dòng)電路的下限時(shí)，考慮到電網(wǎng)波動(dòng)的影響，三相電網(wǎng)電壓為 380V，設(shè)電網(wǎng)波動(dòng)為177。 15%，則三相整流后電力電容器上的最大直流電壓約為 620V。在制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，直流電壓的最低值應(yīng)該不低于 620V，所以在此我們選擇 UDL=620V。 泵升電壓控制電路 泵升電壓檢測(cè)和控制電路如圖 3所示，當(dāng)電解電容 C兩端的電壓 Uin 大于泵升電壓下限 UDL時(shí)， U1B輸出高電平，三極管 Q 2導(dǎo)通， A點(diǎn)電勢(shì)變?yōu)楦唠娖?。如果電壓繼續(xù)上升，當(dāng) Uin 達(dá)到泵升電壓上限 UDH 時(shí)， U1A輸出高電平，晶閘管 Q 3導(dǎo)通， B 點(diǎn)電勢(shì)變?yōu)楦唠娖剑瑥亩谷龢O管 Q 4 導(dǎo)通，經(jīng)門(mén)極限流電阻 .. Rg使 IGBT 導(dǎo)通，制動(dòng)回路動(dòng)作。當(dāng) .. Uin 下降至 UDH與 UDL之間時(shí)，由于晶閘管 Q 3的作用，制動(dòng)回路依舊導(dǎo)通。直至電壓降至 UDL 以 下時(shí)三極管 Q 2 截止， A點(diǎn)電勢(shì)降至 0V，從而使晶閘管 Q 3 與三極管 Q 4 截止，最終切斷制動(dòng)回路。 4 制動(dòng)電阻的計(jì)算 制動(dòng)電阻最小值 制動(dòng)單元由制動(dòng)電阻和制動(dòng)功率管組成，構(gòu)成的制動(dòng)回路中，其最大電流受功率管 Q 1最大電流的限制，最小制動(dòng)電阻： .. (2) RBmin=UDL/IQmax UDL— 制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，直流電壓下限值 IQmax— 制動(dòng)控制功率管最大工作電流 (取決于所選功率管型號(hào) ) 制動(dòng)電阻最大值 根據(jù)變頻器額定電流計(jì)算 再生發(fā)電能量流回直流回路時(shí)，是通過(guò)逆變器的。電阻上 流過(guò)的瞬間電流，一部分來(lái)自逆變器，一部分來(lái)自電容器，因此，通過(guò)逆變器的電流必然不大于電阻中流過(guò)的電流。若電阻上的瞬間電流不超過(guò)變頻器的額定電流，那么對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)，肯定是安全的。電阻上的瞬間電流在直流電壓處于上限時(shí)最大，按照歐姆定律得，制動(dòng)電阻最大值： (3) RBmax=UDH/Ievf UDH— 制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，直流電壓上限值 Ievf— 變頻器額定電流 (取決于所選功率管型號(hào) ) 當(dāng)選擇制動(dòng)電阻時(shí)，阻值在 RBmin 和 RBmax之間進(jìn)行選 取，即： .. RBmin＜ RB＜ RBmax。 制動(dòng)電阻功率計(jì)算 制動(dòng)電阻的工況屬于短時(shí)工作，即每次通電時(shí)間都很短，在通電時(shí)間內(nèi)，其溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到穩(wěn)定溫升，而在每次斷電以后的停歇時(shí)間又較長(zhǎng)，其溫度可以降至與周?chē)h(huán)境溫度相同。因此，制動(dòng)電阻的標(biāo)稱(chēng)功率可以大大小于通電時(shí)消耗功率，一般用下式計(jì)算： 式中λ B 為選用系數(shù)。通常可取 ～ 。 .. 故障檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 71電流故障檢測(cè) 圖 電流故障檢測(cè)電路 72溫度檢測(cè)電路 圖 溫度檢測(cè)電路 73電壓檢測(cè)電路 圖 電壓檢測(cè)電路 故障保護(hù) 第二章系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) 數(shù)字控制系統(tǒng)的控制規(guī)律 是靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所有的硬件也必須由軟件實(shí)施管理。單片機(jī)數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件有主程序、初始化子程序、中斷服務(wù)子程序等。 第一節(jié)主程序設(shè)計(jì) 主程序流程圖如圖 所示。在主程序中，主要完成對(duì)各個(gè)可編程芯片進(jìn)行初始化和鍵盤(pán)參數(shù)設(shè)置的處理。鍵盤(pán)參數(shù)設(shè)置的處理主程序中的重要部分，這部分程序設(shè)計(jì)采用程序的模塊化，有效的解決了復(fù)雜的多重分支問(wèn)題。啟動(dòng)功能鍵按下時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)采樣定時(shí)并進(jìn)入實(shí)時(shí)控制階段，每次中斷返回時(shí)若有復(fù)位鍵和新的參數(shù)設(shè)置鍵按下則返回鍵處理程序。 圖 主程序的流程圖圖 初始化子程序流程圖