【導讀】決實際問題的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑥寫作的規(guī)范程度；異步電動機的用途十分廣泛，它遍及各個生產(chǎn)部門，容量從幾十瓦到高于幾千千瓦。在軋鋼廠中被用來拖動小型軋機，在相關工廠用來拖動卷揚機和鼓風機。低廉和維修方便，并有較好的工作特性。隨著變頻技術的發(fā)展，異步電動機的調速性能已大大地得到了改善。異步電動機的參數(shù)辨識既是基礎理論課題，又是應用課題。但其缺點是對輸入的信號要求嚴格。過程中的非線性特征。二為時域辨識法，其最大優(yōu)點是能夠自動計及工況影響，一旦辨識。目前時域辨識方法主要有卡爾曼濾波法和最小二乘法，這兩種方法一。是存在局部最小或收斂性問題，二是往往采取線性化而帶來誤差。數(shù)模型下將轉子漏抗集中折算到定子側的電動機參數(shù)識別方案。案的可行性，并通過仿真試驗驗證了其可靠性和準確性。在可接受測量精度的條件下，該。方案使辨識方法更簡單，運算速度更快，易實現(xiàn)，對驅動系統(tǒng)本身不須做大的改動。

　　

【正文】 值。 電機參數(shù)辨識常用試驗方法 本試驗有三種電機狀態(tài)，即：空載試驗，堵轉試驗和負載試驗。 （ 1）空載試驗 在進行空載試驗時，將被測電機加上額定頻率 Nff ? 使其空轉，軸上不帶任 何負載。轉速完全接近同步轉速 1nn? ，轉差頻率 s≈ 0，由圖 可以看出，轉子阻抗很大，相當于開路，于是可得空載時的總阻抗： 00110 )()( jXRxxjrrZ mm ?????? （ 315） 其中： 0Z 為空載時的總阻抗； 0R 為空載時的等值電阻； 0X 為空載時的等值電抗。 （ 2）堵轉試驗 堵轉試驗又稱為短路 試驗。在以往的堵轉試驗中大多都在試驗臺上來進行，所以可以在電機轉動之前利用工具將轉子卡住不動。 當轉子轉速為零時，轉差率 s=1，由圖 可得阻抗為： ddmm mmd jXRjxrjxr jxrjxrjxrZ ????? ????? )()( ))(()( 39。239。239。239。211 （ 316） 其中， dZ 為堵轉時的總阻抗； dR 為堵轉時的等值電阻； dX 為堵轉時的等值電抗。 （ 3）負載試驗 在負載試驗中，給試驗電機增加適當?shù)?負載，負載的大小隨著電機運行工況的不同而改變。試驗中可利用光感測速儀測量轉子實際轉速以便獲得 s 值。在負載試驗時，獲得阻抗為： ffmm mmf jXRjxsrjxr jxsrjxrjxrZ ????? ????? )/()( )/)(()( 39。239。239。239。211 （ 317） 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 17 頁 其中， fZ 為堵轉時的總阻抗； fR 為堵轉時的等值電阻； fX 為堵轉時的等值電抗。 （ 4） 常態(tài)下定子電阻的測量 定子電阻測量的方法很多，比如：直讀法、斬波法等。 利用萬用表來直接測量 電機電阻 r大小的方法就是直讀法。直讀法的優(yōu)點是測量方便、直觀。 設本電機為 Y型接線，則測量定子電阻如圖 33： A BCr ar cr br a br c ar b c 圖 33 定子電阻測量圖 Y型各相電阻計算如下： 1 ()21 ()21 ()2c a ab bcab a bbc b c ab bc c ac a c abc c a abr r r rr r rr r r r r r rr r rr r r r?? ? ???? ? ???? ? ? ? ? ????? ? ?? ? ? ?? (318) 有上面計算公式，把測量的值帶入，即可求出常態(tài)下定子電阻的阻值。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 18 頁 4 硬件設計 硬件電路是設計中必不可少的一部分，如果把軟件電路比作人的大腦，那么硬件電路就是人的軀 體。本設計的硬件原理框圖 41如下： 溫度傳感器信號處理電路單片機串口通信顯 示 電 路 圖 41 硬件原理框圖 本設計中的溫度傳感器采用的是鉑電阻，它的電阻值隨溫度的變化而變化，它串聯(lián)在電路中，測量信號以電壓的形式輸出，然后經(jīng)信號處理電路處理后送入單片機；單片機外接顯示電路，經(jīng)顯示電路把溫度顯示出來，單片機又經(jīng)通信口把計算的電機參數(shù)傳到上位機，控制電機，使電機在最佳狀態(tài)運行。 電源電路設計 電源就是把其它形式的能量轉換成電能的裝置。在生活中，正常的工頻交流電為 220V,而在本設計中，檢測電路、單片機 ATmega1顯示電路以及串口通信所需要的電壓是直流5V,這是不滿足我們要求，不能直接給所需電路供電，需要經(jīng)過一定的轉換，以達到要求，本電源電路首先將 220V 電壓降壓，然后進行整流，濾波以及穩(wěn)壓，最后輸出本設計所需要的電壓，具體的電路和工作原理圖如圖 42。 12~220VCON112+5vCON2T1Trans IdealD1Bridge1104C2C3104C4IN12OUT3GNDPU2LM7805D4Diode 1N4007C1RLED0 圖 42 電源電路圖 電路首先經(jīng)過變壓器將 220V 交流電變成 10V 左右的交流電，變壓器后面由 4 個二極管組成的橋式整流電路，經(jīng)橋式整流電路整流后得到一個電壓波動很大的直流電壓，所以在這里接一個 的電解 電容和 C2（ 104）對電壓進行濾波。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 19 頁 變壓器輸出端的 10V 電壓經(jīng)橋式整流并電容濾波，在電容 C2兩端大約會產(chǎn)生 11V多一點的電壓，假如從電容兩端直接接一個負載，當負載變化或交流電源有少許波動都會使 C2兩端的電壓發(fā)生較大幅度的變化，因此要得到一個比較穩(wěn)定的電壓，在這里接一個三端穩(wěn)壓器的元件。 三端穩(wěn)壓器是一種集成電路元件，內部由一些三極管和電阻等構成，在分析電路時可簡單的認為這是一個能自動調節(jié)電阻的元件，當負載電流大時三端穩(wěn)壓器內的電阻自動變小，而當負載電流變小時三端穩(wěn)壓器內的電阻又會自動變大，這樣就能保持 穩(wěn)壓器的輸出電壓保持基本不變。 因為我們要輸出 5V 的電壓，所以選用 7805， LM7805 最大可以輸出 1A 的電流，內部有限流式短路保護，短時間內，例如幾秒鐘的時間，輸出端對地（ 2 腳）短路并不會使 7805燒壞，故具有良好的穩(wěn)壓作用。 三端穩(wěn)壓器的輸入和輸出端反接一個二極管 D4,其作用是保護 LM7805。后面接電容 C3和 C4 都是起濾波的作用，最后面的發(fā)光二極管 LED0 是 5V 的電源指示燈，以檢測電源是否正常供電。 溫度檢測電路設計 當前， 熱電阻和熱電偶是在工業(yè)生產(chǎn)過程中應用最多的兩種溫度傳感器，由于熱電阻在測量中的靈敏度和線性度等許多方面均優(yōu)于熱電偶，所以，在中低溫區(qū)得到了更廣泛的應用。而現(xiàn)在用的最廣泛的熱電阻是鉑電阻和銅電阻兩種，鉑電阻的測溫范圍是 200—+650℃，銅電阻的測溫范圍在 50— +150℃ ,本設計中要測量的電機的溫度已經(jīng)超過了150℃，銅電阻已經(jīng)滿足不了設計的需要，故選擇鉑電阻作為本設計的溫度傳感器。 鉑電阻是用很細的鉑絲（Φ =— ）繞在云母支架上而制成的，現(xiàn)在是國際上公認的高精度測溫標準傳感器，被廣泛應 用于溫度的基準和標準的傳遞。它的長時間穩(wěn)定復現(xiàn)性可以達到 410? K, 是目前測溫復現(xiàn)性最好的一種溫度計。 鉑電阻的特點是精度高、穩(wěn)定性好、性能優(yōu)良。這是因為鉑在氧化性介質中，甚至在高溫下其物理和化學性質都非常穩(wěn)定。但在還原介質中，特別是在高溫下很容易被從氧化中還原出來的蒸汽所沾污，使鉑絲變脆，并改變其溫度系數(shù)，因此采用鉑電阻測量溫度的范圍是有限的。它的測量范圍一般為 200— +650℃ .這在測量電機的溫度中已經(jīng)遠遠夠用，故對其沒有影響。 鉑電阻的阻值與溫度之間的關 系近似線性，其特性方程表示為： 當溫度 t 在 200℃≤ t ≤ 0℃時： 230 [1 ( 1 0 0 ) ]tR R A t B t C t t? ? ? ? ? （ 41） 當溫度 t 在 0℃≤ t ≤ 650℃時： 20 [1 ]tR R At Bt? ? ? （ 42） 式中 tR —— 溫度為 t ℃時的電阻值； 0R —— 溫度為 0℃時的電阻值； A、 B、 C—— 常數(shù)， A=? 310? ， B=? 710? ， C=? 1210? 。 使用鉑熱電阻的特性方程式，每隔 1℃求取一個相應的 tR ，就可得到鉑熱電阻的分度表。這樣在實際測量中，只要測得鉑熱電阻的阻值 tR ，便可從分度表 41中查出對應的溫度值。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 20 頁 鉑電阻分度表 41 溫度 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 電阻值（Ω） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 在實際的溫度測量中，熱電阻的測量電路最常用的是電橋電路。由于熱電阻的電阻值很小，所以導線的電阻值是不能忽略的。比如， 50Ω 的鉑電阻，若導線電阻為 1Ω，將會產(chǎn)生 5℃的測量誤差，為了解決這一個問題，消除掉由于連接導線隨環(huán)境溫度變化而造成的測量誤差，在本設計采用三線制電橋接線方法。 R 1 R 2R 3 R ar 2r 3r 1EGAR t 圖 43三線制電橋電路的原理圖 圖 43 中， G 為檢流計； 1R 、 2R 、 3R 為固定電阻， aR 為零位調節(jié)電阻，熱電阻 tR 通過線電阻 1r 、 2r 、 3r 的三根導線和電橋連接（ 1r 和 2r 分別接在相鄰的兩臂內）， 3r 接至檢流計或電源電路，其電阻變化不影響電橋的平衡狀態(tài)。這樣，在溫度變化時，只要它們的長中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 21 頁 度和電阻溫度系數(shù)相等，它們的電阻變化就不會影響到電橋的工作狀態(tài)。 恒流源，顧名思義，我們可以知道，它是提供恒定電流的電源，在本設計中的測量電路中，所用到的恒流源是給電路提供 1mA的恒定電流。恒流源由基準電壓、比較放大、 調整部分和取樣部分組成。其原理圖如圖 44所示： +A 2基 準 電 壓 部 分基 準 電 壓比 較 放 大 部 分 調 整 部 分取 樣 部 分輸 出 電 流比 較 放 大 器負 載 電 阻RV C C調 整 管取 樣 電 阻 R sV fV r e fV obce 圖 44 恒流源原理框圖 首先經(jīng)過 反饋網(wǎng)絡把取樣電阻上的電壓進行取樣，然后和基準電壓進行比較，就能得到一個誤差電壓，將這個誤差電壓由放大器放大后去控制調整管，通過改變調整管集電極與發(fā)射極之間的電壓，來達到恒流的目的。 sR 是取樣電阻，當電流 I 流過取樣電阻 sR 時，在電阻上產(chǎn)生的電壓降為 RsV ，公式為： RsV =I ? sR （ 43） RsV 與 I 成正比的關系。當 I 發(fā)生變化時， RsV 也會正比例的跟著變化。有： REFP VV ? （ 44） RsN VV ? (45) 其中， PV 是比較放大器的同相輸入端電壓， NV 是反相輸入端電壓。 但在理想的情況下，對于運算放大器來說，有： PV = NV (46) 也就是有： RsV = REFV (47) 所以，在理論上，有： I = RsV / sR (48) 而實際上，由于比較放大器的放大倍數(shù)相當?shù)拇?，輸入阻抗也就很大，而電流源是根?jù) RsV 來調整調整管的導通狀態(tài)的，從而達到恒流的目的：當 I 變大時， RsV 跟著增大，由中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 22 頁 于 REFV 是不變的，所以比較放大器的輸出下降，調整管基極的電流也會變小，從而 I 也下降；而當 I 變小時，調整過程恰好正好相反。 檢測電路設計 有了上面三項的設計，就構成了這個溫度檢測電路，利用鉑電阻的特性，當溫度發(fā)生變化時，電阻也會隨著變化，電阻變化，它的電壓降也會變化，本設計就是獲取的這個電壓的變化量，以此來反推導出電機定子側的溫度，在本設計里讓電流恒定不變，這樣電阻的變化和電壓的變化就是線性的，這樣以來，有利于我們的分析和計算。檢測電路如圖 35所示： 321411U1ALM324567U1BLM324Q1RsRp110k