【文章內(nèi)容簡介】 5 個時鐘之后，置位 PB0口后重新開始記數(shù)，再次溢出中斷時：如果測速容許，再次記錄 T/C1 的數(shù)值 1M ，否則將單片機 PB0 清零，延時之后置位 PB0 口，重新記數(shù)。這樣循環(huán)， T/C0 完成了記數(shù)高頻時鐘脈沖個數(shù) 2M 和 8279 脈沖信號的輸出。那么，電動機的轉(zhuǎn)速為： 10260 Mfn pM? 式中，高頻時鐘頻率 0f =4 610 HZ； 旋轉(zhuǎn)編碼器的光柵數(shù) P=1024； 2M =64. 三、電流檢測電路設(shè)計 11 直流電流檢測電路 22 圖 直流電流檢測電路 12 直流電流檢測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 23 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)換時間為 100μ s，無須調(diào)零或者調(diào)整滿量程。 32 ADC0809的引腳及其功能 ADC0809 有 28 個引腳，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，可以用于向單片機申請中斷或者供單片機查詢。 OE 是輸出允許端。 CLK 是時鐘端。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。 24 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）的實時顯示，以及通過鍵盤輸入系統(tǒng)的給定（占空比）。本系統(tǒng)中通過 8279 芯片來擴展鍵盤和顯示接口。 INTEL8279 可以顯示 8 位或 16 位 LED 顯示器，可以和具有 64 個按鍵或傳感器的陣列相連，通過編程可以實現(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 25 8279 的主要功能如下： 鍵盤與顯示器同時工作； 掃描式鍵盤工作方式； 掃描式傳感器工作方式； 用選通方式送入輸入信號帶有 8 字符的鍵盤； 先入先出存儲器 FIFO； 觸點回彈時兩鍵封鎖或 N 鍵巡回； 雙排 8 字或單個 16 字的數(shù)字顯示器； RAM 工作方式可由單片機編程可編程掃描定時，鍵盤送入時有中斷輸出。 8279 與 DB0DB7 與 8051 的 ～ 、 、 口相連。 8279 的 IRQ 經(jīng)非門接到的 INT0 管腳上，可以實現(xiàn)鍵盤查詢或鍵盤中斷。由 口為 8279 輸出定時時鐘。RD、 WR 與 、 相連，訪問 8279 時， 8051 給出相應(yīng)的電平。 8051 的 作為 8279 的片選（ CS）信號。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 個共陰極顯示器和一個 12 鍵的小鍵盤連接。 SL0SL3 的掃描按編碼方式經(jīng) 74LS139 譯碼輸出作為鍵盤的行掃描線，同時經(jīng)驅(qū)動器 75451 接 LED 顯示器 的 COM 端作為顯示器位掃描驅(qū)動信號。 OUTA 與OUTB 經(jīng)驅(qū)動器 74LS244 與顯示器的段碼線相連，直接控制顯示字型， RP200A 為 8個 200 歐姆 / 上拉電阻。鍵盤的列掃描縣送會掃端 RL0RL3 上。 由 8051 單片機向它寫入命令后，它會自動掃描鍵盤；有鍵按下時，會判斷鍵號，將鍵號存入內(nèi)部的 FIFO 緩沖器，并向 8051 單片機申請中斷。于是 8051 單片機只要發(fā)出讀FIFO 的命令，將鍵號讀入即可。要顯示數(shù)據(jù)， 8051 單片機只要向 8279 發(fā)出“寫顯示RAM”命令，將字型碼寫入， 8279 會自動進行動態(tài)掃描顯示 26 泵生限制電路設(shè)計 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、易維護的特點，使其在機械設(shè)備的調(diào)速領(lǐng)域中應(yīng)用日益廣泛。隨之而來的制動問題越來越受到人們的關(guān)注，在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，異步電機的減速或停止是通過逐漸降低變頻器的輸出頻率來實現(xiàn)的，隨著變頻器輸出頻率的降低，電機的同步轉(zhuǎn)速降低，但是由于機械慣性的存在，電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不會突變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時，電機便處于再生發(fā)電狀態(tài)，從而產(chǎn)生反饋電流。 1 變頻器再生運行 圖 1 所示為變頻器再生運行狀態(tài)，當(dāng)其 運行在Ⅱ、Ⅳ象限時，其轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，為再生運轉(zhuǎn)。由于通用變頻器前級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機和變頻器中消耗掉，大多數(shù)能量會儲存到電力電容器中，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，勢必會造成變頻器過電壓保護動作或者主電路器件因過壓擊穿或燒毀，因此大量的再生能量就必須另尋出路。能耗制動單元配合制動電阻可以很好地實現(xiàn)對再生能量的消耗，達(dá)到變頻器制動的目的。這種方法具有結(jié)構(gòu)簡單，制動方便的特點。 2 能耗制動工作方式 能耗制動是利用制動電阻 將再生能量轉(zhuǎn)換為熱量消耗掉的制動方式，制動電阻連接在 27 制動回路上，能量流動的路徑是：機械設(shè)備的機械能 — 電動機發(fā)電電能 — 逆變器 — 直流回路 — 制動電阻 — 熱能。 能耗制動單元接線原理如圖 2 所示。 其中的制動電阻與絕緣門雙極晶體管 IGBT 組成的制動單元串聯(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專門的能耗制動電路消耗在電阻上，轉(zhuǎn)化為熱能。制動單元控制目標(biāo)，使直流電壓在允許的范圍內(nèi)波動。當(dāng)再生發(fā)電制動運行時，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運行時的電壓上限 UDH 時，制動單元的控制電路使制動開關(guān)器件 Q1 導(dǎo)通，電阻被并聯(lián)在直流回路上，開始工作。當(dāng)直流電壓下降到制動運行電壓下限 UDL時，制動單元控制電路使 Q 1 截止，同時電阻被截止。 能耗制動電路的設(shè)計涉及制動電阻阻值、功率、控制方式等幾個方面的分析與確定。制動電阻阻值一方面關(guān)系到最大制動能力的問題，另一方面涉及到逆變器瞬間電流大小的問題。因此，制動電阻是制動單元的重要參數(shù)；制動單元的控制方式則涉及是否能夠有效地控制和實現(xiàn)控制過程的問題 . 3 制動控制單元設(shè)計 28 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)為正常運行時電容 C 上的電壓值 )。 (2)泵升電壓抑制電路動作結(jié)束時，為使系統(tǒng)能再次迅速電動運行，不應(yīng)使直流側(cè)電壓降得過低，必須等于或略大于正常運行時 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)正常運行時， UC(0)=UO=。 制動電路的上限電壓值 UDH = 130%=670V。 制動電路的下限電壓值 UDL= 110%=566V。 但是，在選擇制動電路的下限時，考慮到電網(wǎng)波動的影響，三相電網(wǎng)電壓為 380V，設(shè)電網(wǎng)波動為177。 15%，則三相整流后電力電容器上的最大直流電壓約為 620V。在制動運行時，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 29 泵升電壓檢測和控制電路如圖 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， U1B 輸出高電平，三極管 Q 2 導(dǎo)通， A 點電勢變?yōu)楦唠娖健Ｈ绻妷豪^續(xù)上升，當(dāng) Uin 達(dá)到泵升電壓上限 UDH 時， U1A 輸出高電平，晶閘管 Q 3 導(dǎo)通， B 點電勢變?yōu)楦唠娖?，從而使三極管 Q 4 導(dǎo)通，經(jīng)門極限流電阻 .. Rg 使 IGBT 導(dǎo)通，制動回路動作。當(dāng) .. Uin 下降至 UDH 與 UDL 之間時，由于晶閘管 Q 3 的作用，制動回路依舊導(dǎo)通。直至電壓降至 UDL 以下時三極管 Q 2 截止， A 點電勢降至 0V，從而使晶閘管 Q 3 與三極管 Q 4 截止，最終切斷制動回路。 4 制動電阻的計算 制動電阻最小值 制動單元由制動電阻和制動功率管組成，構(gòu)成的制動回路中，其最大電流受功率管 Q 1最大電流的限制，最小制動電阻： .. (2) RBmin=UDL/IQmax UDL— 制動運行時，直流電壓下限值 30 IQmax— 制動控制功率管最大工作電流 (取決于所選功率管型號 ) 制動電阻最大值 根據(jù)變頻器額定電流計算 再生發(fā)電能量流回直流回路時，是通過逆變器的。電阻上流過的瞬間電流，一部分來自逆變器，一部分來自電容器，因此，通過逆變器的電流必然不大于電阻中流過的電流。若電阻上的瞬間電流不超過 變頻器的額定電流，那么對于變頻器來說，肯定是安全的。電阻上的瞬間電流在直流電壓處于上限時最大，按照歐姆定律得，制動電阻最大值： (3) RBmax=UDH/Ievf UDH— 制動運行時，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 ) 當(dāng)選擇制動電阻時，阻值在 RBmin 和 RBmax 之間進行選 取，即： .. RBmin＜ RB＜ RBmax。 制動電阻功率計算 制動電阻的工況屬于短時工作，即每次通電時間都很短，在通電時間內(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間又較長， 其溫度可以降至與周圍環(huán)境溫度相同。因此，制動電阻的標(biāo)稱功率可以大大小于通電時消耗功率，一般用下式計算： 式中λ B 為選用系數(shù)。通常可取 ～ 。 .. 故障檢測電路設(shè)計 71 電流故障檢測 31 圖 電流故障檢測電路 72 溫度檢測電路 圖 溫度檢測電路 73 電壓檢測電路 32 圖 電壓檢測電路 故障保護 第二章系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 數(shù)字控制系統(tǒng)的控制規(guī)律是靠軟件來實現(xiàn)的，所有的硬件也必須由軟件實施管理。單片機數(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 主程序流程圖如圖 所示。在主程序中，主要完成對各個可編程芯片進行初始化和鍵盤參數(shù)設(shè)置的處理。鍵盤參數(shù)設(shè)置的處理主程序中的重要部分，這部分程序設(shè)計采用程序的模塊化，有效的解決了復(fù)雜的多重分支問題。啟動功能鍵按下時，系統(tǒng)開始啟動采樣定時并進入實時控制階段，每次中斷返回時若有復(fù)位鍵和新的參數(shù)設(shè)置 33 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 如圖 ，系 統(tǒng)初始化包括中斷始化、各存儲單元賦初值、鍵盤顯示器的各數(shù)據(jù)程序表賦常數(shù)、各種限定值裝入數(shù)據(jù)存儲器、設(shè)定堆棧指針、給主程序標(biāo)志寄存器送初始值、控制器設(shè)定初值等。 主程序： 0000 AJMP START START： CLR CLR ；選中工作寄存器 0 組 CLR C MOV R0 ， 4FH MOV A ， 30H CLEAR1： CLR A INC A 系統(tǒng)初始化 設(shè)定定時器工