【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電力拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)間常數(shù) Tm Tm=40ms＝ 6) Ks=Uc(Uc)/fpwm=2*(100*1000)= 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì) 要求并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)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(duì)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（τ is +1） /τ is Ki電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； τ i電流調(diào)節(jié)器的超前 微分 時(shí)間常數(shù)。 檢查對(duì)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(dòng)態(tài)抗擾性能， 各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的。 基于單片機(jī)的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 14 圖 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)器參數(shù) 計(jì)算 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)： τ i=Tl= 電流環(huán)開(kāi)環(huán)增益： 要求σ i≤ 5％時(shí) ,查表得 KIT∑ i=,因此 KI=于是， ACR 的比例系數(shù)為 ： Ki=KIτ iR/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(kāi)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(mǎn)足動(dòng)態(tài)抗擾性能好的要求。 基于單片機(jī)的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 15 圖 轉(zhuǎn)速環(huán)等效近似處理后校正成為典型 II 系統(tǒng)框圖 ASR 也應(yīng)該采用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： WASR（ s） = Kn（τ ns +1） /τ ns Kn轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； τ n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 τ n=hT∑ n=5 = 轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)增益 ： KN=(h+1)/2h2T∑ n2=6/(2 52 )= ASR 的比例系數(shù)為 ： Kn=(h+1)β CeTm/2hα RT∑ n=6 /( 2 5 1 )= 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)= 信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì) PWM 的基本原理 PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率，改變負(fù)基于單片機(jī)的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 16 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(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占 空比”來(lái)達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。也正因?yàn)槿绱耍?PWM 又被稱(chēng)為“開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。 如下圖所示： 圖 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(jiàn)，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(lái)說(shuō)，平均速 度 Vd 與占空比 D 并非嚴(yán)格的線(xiàn)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(xiàn)性關(guān)系。 計(jì) 雙極式控制方式 U g4M+ U g3VD 1VD 2VD 3VD 4U g1U g2VT 1VT 2 VT4VT 3132A B42g2 g4 雙極式 H 形可逆 PWM 變換器 基于單片機(jī)的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 17 （ 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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)M兩端電壓 UAB = – Us ； 及光耦隔離 設(shè)計(jì) IGBT 門(mén)極驅(qū)動(dòng)光耦合器 HCPL316J 電路中驅(qū)動(dòng)采用的是 HCPL316J 芯片， HCPL316J 是由 Agilent 公司生產(chǎn)的一種 IGBT 門(mén)極驅(qū)動(dòng)光耦合器 ,其內(nèi)部集成集電極發(fā)射極電壓欠飽和檢測(cè)電路及故障狀態(tài)反饋電路 ,為驅(qū)動(dòng)電路的可靠工作提供了保障 .其特性為 :兼容CMOS/TYL 電平 。光隔離 ,故障狀態(tài)反饋 。開(kāi)關(guān)時(shí)間最大 500ns?！败洝?IGBT 關(guān)斷 。欠飽和檢測(cè)及欠壓鎖定保護(hù) 。過(guò)流 保護(hù)功能 。寬工作電壓范圍 (15~30V)。用戶(hù)可配置自動(dòng)復(fù)位、自動(dòng)關(guān)閉 . 芯片 與該耦合器結(jié)合實(shí)現(xiàn) IGBT 的驅(qū)動(dòng) ,使得 IGBT VCE 欠飽和檢測(cè)結(jié)構(gòu)緊湊 ,低成本且易于實(shí)現(xiàn) ,同時(shí)滿(mǎn)足了寬范圍的安全與調(diào)節(jié)需要 . 基于單片機(jī)的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 18 圖 HCPL316J 的引腳排列 HCPL316J 驅(qū)動(dòng) IGBT 工作過(guò)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(mén)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(kāi)通關(guān)斷過(guò)程。 穩(wěn)壓 塊 LM7915 LM7915 的輸入電壓為 ~35V，輸出電流為 1A,可以穩(wěn)定輸出值。 圖 LM7915 穩(wěn)壓 塊 基于單片機(jī)的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 19 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。 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(xiàn)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 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) ADD:選擇輸入端口 ALE：地址鎖存允許信號(hào) ENABLE（ OE） ：輸出允許信號(hào) START：復(fù)位信號(hào) 基于單片機(jī)的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 20 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 和 測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種檢測(cè)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(hào) ,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(cè)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(cè)速精度、線(xiàn)性度、波型的系數(shù)以及測(cè)量的小滯后性是它的主要性能指標(biāo)?，F(xiàn)有測(cè)速發(fā)電機(jī)的性能指標(biāo)一般能滿(mǎn)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(lái)感應(yīng)主電路的電流值，其有一下優(yōu)點(diǎn)： 1. 測(cè)量范圍廣：它可以測(cè)