【正文】 輸出 Uc 調(diào)速整流器觸發(fā)角 α，使實(shí)際的速度接近給定速度，速度控制器通常是一個(gè) PI 控制器，它主要有三個(gè)作用：使傳動系統(tǒng)穩(wěn)定和調(diào)整阻尼比在一個(gè)希望的范圍內(nèi)，通過積分作用使穩(wěn)態(tài)速度偏差接近 0 和濾除噪聲。 傳動裝置采用了限流控制，它的目 的使防止電路超過安全值，只要 IAIx,即 Ix是 IA 的允許最大值，電流控制環(huán)節(jié)就 失去作用。如果 IA 大于 Ix，甚至是一個(gè)很小的值，電路就會產(chǎn)生一個(gè)大的輸出信號，電流控制超過速度控制，在恒定電流等于允許最大值時(shí)，糾正速度偏差。當(dāng)速度達(dá)到要求值時(shí)， IA 減小于 Ix，電流控制不會產(chǎn)生作用。同時(shí)速度控制器開始工作，因此在這種模式下，在任何已知時(shí)間內(nèi)，傳動裝置主要是被速度控制環(huán)節(jié)或電流控制環(huán)節(jié)控制，因此，它也被叫做并聯(lián)控制。 另一種閉環(huán)速度控制模式如圖 4－ 2A－ 2 所示，它采用內(nèi)部電流控制環(huán)節(jié)和外部速度控制環(huán)節(jié)，速度控制 器的輸出 ec 應(yīng)采用一個(gè)電流限流器，它使給定電流值Ia*作為內(nèi)部電流環(huán)節(jié)。電流控制器的輸出 Uc 調(diào)整逆變器觸發(fā)角，使實(shí)際的速度接近于速度給定 Wm*做確定的一個(gè)值，由速度給定或轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩的增加所引起的任何正的速度偏差，都會產(chǎn)生更大的參考電流值 Ia*。由于 Ia 增加，電機(jī)加速來校正速度偏差，最終產(chǎn)生一個(gè)新的 Ia*,使電機(jī)轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，同時(shí)，速度偏差接近于 0，對于任何大的正的速度偏差，電流限制飽和和電流參考值 Ia*被限制在 Iam*,系統(tǒng)的電流不允許超過允許值的最大值，在最大允許電樞電流下，糾 正速度偏差直到它變小和限流 裝置退出飽和狀態(tài)，此時(shí)，被糾正的速度偏差 Ia小于允許值。 負(fù)的速度偏差將使電流參考值 Ia*是一個(gè)正值，因?yàn)殡姍C(jī)的電流不會顛倒，這個(gè)正的 Ia*沒有作用，它取決于 PI 控制器，當(dāng)速度偏差變成正的， PI 調(diào)節(jié)器將有很長的時(shí)間來響應(yīng)。在控制作用中造成的不必要的延遲。電流控制器因此被用來為負(fù)速度轉(zhuǎn)速偏差設(shè)置零電流參考值。 因?yàn)樗俣瓤刂骗h(huán)節(jié)和電流控制環(huán)節(jié)是串聯(lián)的，內(nèi)部電流控制也是串聯(lián)控制，所以它被稱作電流引導(dǎo)控制，它比電流限制控制更普遍的應(yīng)用，主要有如下的有點(diǎn)： 1．它提供對任何電源電壓騷動的更快的反應(yīng)。 這可以通過考慮對 于電樞電壓的減少的兩個(gè)傳動裝置的反應(yīng)來解釋。在電樞電壓的減少降低了電動機(jī)的電流和力矩。在電流限制控制中，速度下降，因?yàn)殡妱訖C(jī)力矩小于沒改變的負(fù)荷力矩。結(jié)果通過設(shè)定觸發(fā)角在一個(gè)很小的值，速度偏差恢復(fù)到原值。就內(nèi)部電流調(diào)節(jié)而論， 由于在電電樞電壓的減少，電動機(jī)電流的減少，產(chǎn)生了電流偏差，它可以通過改變觸發(fā)角是電樞電流回到原值。瞬態(tài)響應(yīng)現(xiàn)在取決于電動機(jī)的電時(shí)間常數(shù)。既然電動機(jī)的時(shí)間常數(shù)與機(jī)械時(shí)間常數(shù)相比小得多，內(nèi)部電流調(diào)節(jié)提供對電源電壓擾動的更快的反應(yīng)。 2．對于一定觸發(fā)電路圖，整流器和控制電路一起在連續(xù)的情況下 有恒定的增益。電機(jī)是為這個(gè)增益設(shè)計(jì)的來確定阻尼比在 ，超過百分之 5。 在不連續(xù)的情況下，增益降低。 導(dǎo)通角減少越多，增益減小的越多，當(dāng)導(dǎo)通角降低時(shí)，電機(jī)反應(yīng)在不連續(xù)的情況下變得緩慢并且逐漸惡化。 如果試圖設(shè)計(jì)電機(jī)在不連續(xù)的情況下，則在連續(xù)的傳導(dǎo)下電機(jī)很可能振蕩或者甚至不穩(wěn)定。內(nèi)部電流控制環(huán)提供閉環(huán)控制在整理器和控制電路，因此，他們增益的變化對電機(jī)的性能有很小的作用，因此，內(nèi)部的電流環(huán)節(jié)的電機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)比電流限制控制的大的多。 3. 在電流限制控制中，在開始電流限制作用之前電流先超過允許值，因?yàn)橛|發(fā)角僅僅在離散的間隔中改變，實(shí)際的電流的超調(diào)量發(fā)生在電流限制作用之前。 小電機(jī)對高的瞬態(tài)電流更能容忍，因此，通過選擇大的整流器來獲得快的瞬態(tài)響應(yīng)和大的瞬態(tài)電流。電流的異常值需要電流調(diào)整。在這種情況下，由于簡單，采用了限流控制。 兩種方法在速度增減方面有不同的響應(yīng)，速度的減小至多使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為零，當(dāng)制動時(shí)它才能翻轉(zhuǎn)。電機(jī)減速主要由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小時(shí)，對速度減小的反應(yīng)將減小。這些電機(jī)因此適合應(yīng)用在有大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的裝置中，比如例如印刷機(jī)，泵和吹風(fēng)機(jī)。 微機(jī)接口實(shí)現(xiàn)兩種信息形式的交換。在計(jì)算機(jī)之外，有電子系統(tǒng)所處理的信息以一種物理信號形式存在，但在程序中，它是用數(shù)字表示的。任一接口的功能都可分為以某種形式進(jìn)行數(shù)據(jù)變幻的一些操作，所以外部和內(nèi)部形式的轉(zhuǎn)換是由許多步驟完成的。 用圖 所示的情況為例加以說明，圖中展示了為計(jì)算機(jī)和產(chǎn)生連續(xù)變化信號的傳感器之間的接口。傳感器產(chǎn)生的信號常很小，需要放大，或者產(chǎn)生的信號和形式被系統(tǒng)的的其它部分處理之前需要再次轉(zhuǎn)換。舉例來說，許多傳感器具有電阻變化，這必須有一專門電路轉(zhuǎn)換成電壓。這種將傳感器輸出轉(zhuǎn)換成電壓信號，并于系統(tǒng)的其它部分相連的過程，成為信號處理。如圖 所示例子中，信號調(diào)理部分將原子傳感器的典雅或電流信號范圍轉(zhuǎn)換成可用模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字形式的信號范圍。 一模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)化器（ ADC）用來將連續(xù)變化信號變幻成相應(yīng)的數(shù)字量，這 數(shù)字量可是可能的二進(jìn)制數(shù)值中的一固定值。如果傳感器輸出不是連續(xù)變化的，就不需要模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換。在這種情況下，信號調(diào)理單元必須將輸入信號變幻成另一信號，也可直接與接口的下一部分，即微型計(jì)算機(jī)本身的輸入數(shù)出單元相連接。 輸入 /輸出單元間數(shù)字 “開 /關(guān) ”電壓信號轉(zhuǎn)換成 能通過系統(tǒng)總線傳送到計(jì)算機(jī)的信號形式。這里每一根線的狀態(tài)，無論是 “開 ”或者是 “關(guān) ”，用相應(yīng)的 “１ ”或 “0”表示。對于已經(jīng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的模擬輸入量，內(nèi)部表示中用１和０組成的排列形式形成預(yù)備轉(zhuǎn)換量相對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。 從接口得到的原數(shù)值會受到接口電路設(shè)計(jì)的限制，而且常需要線性化和量程調(diào)整才能形成適合于在主程序中使用的數(shù)值。舉例來說，借口可用于轉(zhuǎn)換范圍為 200C 至 +500C 溫度，而８位轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的數(shù)值會在范圍０至 255 之間。顯然，從程序員的觀點(diǎn)，對溫度進(jìn)行直接的處理要比使用由 AD 所產(chǎn)生的與一給定溫度相一致 的值要容易。接口總是用于讀取傳感器的值，同時(shí)還要將輸入數(shù)值轉(zhuǎn)換成更容易的形式。而且，接口操作需要將控制信號在微機(jī)和接口元件之間進(jìn)行傳送。根據(jù)這些理由，通常使用子程序來監(jiān)視接口的具體操作，并完成任何所需的量程調(diào)整和／或線性化。 輸出接口采用相似的形式（圖 ）明顯的差別在于信息流的方向相反；是從程序帶外部世界。這種情況下，程序可稱為輸出程序，它監(jiān)視接口的操作并完成數(shù)字－模擬轉(zhuǎn)換器（ DAC）所需數(shù)字的標(biāo)定。該子程序依次送出信息給輸出器件，產(chǎn)生相應(yīng)的電信號，由 DAC 轉(zhuǎn)換成模擬形式。最后信號將調(diào)理（通常是放大）以形成適應(yīng)于執(zhí)行器操作的形式。 在微型機(jī)電路中使用的信號幾乎總是太小而不能直接地連接到 “外部世界 ”，因而必須用某種形式將其轉(zhuǎn)換成更適宜的形式。接口電路部分的設(shè)計(jì)是使用微機(jī)的工程師面臨最嚴(yán)重的問題之一。我們已經(jīng)了解到微機(jī)中，信息已離散的位形式表示。當(dāng)微機(jī)要與只有打開或關(guān)閉的設(shè)備相連時(shí)，這種數(shù)字形式是最有用的，這里每一位都可表示一開關(guān)或執(zhí)行器的狀態(tài)。 連接邏輯電路時(shí)，必須小心翼翼，以保證他們的邏輯電平和電流邏輯值是兼容的，由邏輯電路產(chǎn)生的輸出電壓通一拉出或灌入最大額定電流時(shí)，按最弱情況下數(shù)值所定義。這樣 VOH 適當(dāng)拉出最大額定 “高 ”輸出電流 IOH 時(shí)的允許最小“高 ”電壓，而 VOL 則是當(dāng)灌入最大額定 “低 ”輸出電流 IOL 是允許的最 “低 ”電壓。對邏輯輸入也有相應(yīng)的參數(shù)，規(guī)定最小輸入電壓為邏輯 “高 ”狀態(tài) VIH，以及最大輸入電壓為邏輯 “低 ”狀態(tài) VIL。 對于輸入接口，也許設(shè)計(jì)所面臨的主要問題是電噪聲，小噪聲信號會引起系統(tǒng)工作不良，而大量的噪聲會造成永久性損壞。設(shè)計(jì)這必須從一開始就清楚這些危險(xiǎn)。有許多方法保護(hù)接口電路和微機(jī)不受各種各樣噪聲影響，下面是一些例子： 信號隔離。 。 ，來保護(hù)過高的輸入電壓。 對于輸出接口，一邏輯器件的參數(shù) VOH， VOL， IOH 和 IOL 通常太小而不能直接與負(fù)載相連，實(shí)踐中必須在一個(gè)外部電路將電流和電壓驚醒放大以驅(qū)動一負(fù)載。現(xiàn)在盡管有一些類型的半導(dǎo)體器件可用于將 DC 和 AC 的功率控制知若干千瓦，有兩種基本方式將開關(guān)練至負(fù)載，并對其驚醒控制：如圖 的串聯(lián)連接和并聯(lián)連接。 對于串聯(lián)連接，開關(guān)閉合時(shí)使電流流過負(fù)載，而當(dāng)并聯(lián)連接時(shí)合上開關(guān)將 使電流繞過負(fù)載。兩種方式都可用于低功率電路中，但只有串聯(lián)連接才能用于高功率電路，這是因?yàn)榇?lián)電阻 R 上要消耗功率。