基于單片機(jī)的交流異步電機(jī)軟啟動器節(jié)能運(yùn)行研究(參考版)
2025-06-29 17:20本頁面
【正文】 但其最大的缺點(diǎn)是由于采取晶閘管移相控制，對電機(jī)和電網(wǎng)都存在諧波干擾。除此之外，在電機(jī)運(yùn)行過程中，缺相、斷相、過流等保護(hù)功能也可通過對該軟啟動器編寫相應(yīng)程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)還添加了用于各參數(shù)設(shè)定與修改的人機(jī)界面，這是一般以單片機(jī)為控制核心的軟啟動器所不能比擬的。為了避免系統(tǒng)的頻繁調(diào)節(jié),在程序中設(shè)定,只要誤差小于一定的常數(shù)值就不再調(diào)節(jié)（見圖41）。 程序設(shè)計(jì) 主程序流程圖初始化程序給有關(guān)單元賦初值，處理軟啟動時間的設(shè)定，確定標(biāo)準(zhǔn)功率因數(shù)角的數(shù)值。數(shù)碼管此時能動態(tài)顯示電機(jī)的實(shí)際功率因數(shù)，單片機(jī)則進(jìn)入恒功率因數(shù)控制；（7）電機(jī)進(jìn)入平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)后，按停車(STOP)鍵，則根據(jù)設(shè)定的方式與參數(shù)停車。此后如不作修改，則始終按當(dāng)前參數(shù)運(yùn)行，關(guān)機(jī)與掉電情況下也不會丟失。各種運(yùn)行方式下的參數(shù)將在數(shù)碼管上循環(huán)顯示，并采用方式代碼與參數(shù)相結(jié)合的形式?！〔僮髁鞒蹋?）單片機(jī)上電或復(fù)位后，鍵盤和數(shù)碼管顯示啟動，系統(tǒng)自檢。其在數(shù)碼管上的顯示代碼分別為0、3；4（將軟停車的停車時間設(shè)為0，即為自由停車，故不單列）?！∵\(yùn)行方式及參數(shù)設(shè)置 可選方式與參數(shù)本系統(tǒng)共設(shè)計(jì)了4種啟動方式及2種停車方式，可由智能電機(jī)控制模塊完成。作為人機(jī)對話的界面，系統(tǒng)用了8個按鍵和4個LED顯示器完成各種啟動方式及運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定與修改，功能較為強(qiáng)大。）各命令鍵的服務(wù)子程序入口地址連續(xù)存放在一起形成入口地址表，程序執(zhí)行時根據(jù)按下的命令鍵號，用查表指令找到對應(yīng)的入口地址，從而執(zhí)行相應(yīng)的命令功能?！★@示4個數(shù)碼管各設(shè)一個顯示緩沖單元，要顯示的內(nèi)容首先送到顯示緩沖區(qū)各位數(shù)碼管對應(yīng)的顯示緩沖單元。若PC0—PC1全為1，則說明無鍵按下；若不全為1，則說明有鍵按下；（2）消除按鍵抖動：判斷有按鍵按下后，用軟件延時的方法延時10ms，再判斷鍵盤狀態(tài)，如果仍為有鍵按下狀態(tài)，則認(rèn)為有一個確定的鍵按下，否則當(dāng)作按鍵抖動處理；（3）求按鍵位置：根據(jù)前面介紹的掃描法進(jìn)行逐列置0掃描，最后確定按鍵的行、列值，并通過計(jì)算得到按鍵的鍵號。通過程序，控制單片機(jī)在空閑時調(diào)用鍵盤掃描子程序，并反復(fù)掃描鍵盤，直到用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)。無鍵按下時行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有鍵按下時，行、列線將導(dǎo)通，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定?！」ぷ髟怼℃I盤 矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。在同一時刻只選通一個數(shù)碼管并送出相應(yīng)的字符段碼，而在下一個時刻再選通另一個顯示器送出相應(yīng)段碼，如此循環(huán)，使各位顯示出將要顯示的字符。8155的PA口提供字符的段選碼，PB口提供字符的位選碼及輸出鍵盤的列掃描線，PC0和PC1則提供鍵盤的行輸入。鍵盤上8個按鍵的功能與名稱分別為電機(jī)啟動（RUN）、停車(STOP)、設(shè)置(SET)、復(fù)位(RESET)、上調(diào)(▲)、下調(diào)(▼)、節(jié)能運(yùn)行(SAVE)以及確定(OK)，電機(jī)運(yùn)行各參數(shù)的設(shè)定與顯示均通過這個界面完成。各輸出端接異步電機(jī)的三相。（圖31） 電機(jī)運(yùn)行控制電路根據(jù)檢測到的功率因數(shù)與設(shè)定值的偏差量， 89C51單片機(jī)通過PID算式給出一控制電壓，經(jīng)過8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832和運(yùn)算放大器送至智能電機(jī)控制模塊，DAC0832采取單極性輸出。電機(jī)端電壓和線電流被同步變壓器和電流互感器轉(zhuǎn)化為電壓信號后，通過比較器LM393獲得兩路矩形波。系統(tǒng)基于8位的Intel 89C51單片機(jī)開發(fā)，外接4位七段數(shù)碼管顯示器，并配有一個的矩陣式鍵盤，用于電機(jī)啟動及節(jié)能運(yùn)行過程中各控制參數(shù)的設(shè)定、輸入和顯示。在本系統(tǒng)中，電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化速度與單片機(jī)計(jì)算及工作速度相差甚遠(yuǎn)，所以采用浮點(diǎn)運(yùn)算就可以滿足要求。鑒于電機(jī)運(yùn)行控制電路以晶閘管作為執(zhí)行部件，因此應(yīng)當(dāng)采取位置型PID算法，寫出第k次采樣時PID的輸出表達(dá)式：?。?2）其中，為積分系數(shù)；，為微分系數(shù)；T為系統(tǒng)采樣周期?！∵\(yùn)算方式的選擇由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，只能根據(jù)采樣時刻的偏差值來計(jì)算控制量，因此在機(jī)算機(jī)控制系統(tǒng)中，必須對式（22）進(jìn)行離散化處理，用數(shù)字形式的差分方程代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程，將積分項(xiàng)和微分項(xiàng)用求和及增量式表示。之間調(diào)整，通過調(diào)節(jié)電機(jī)電壓，達(dá)到根據(jù)負(fù)載調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。[5]檢測到的功率因數(shù)經(jīng)與設(shè)定值進(jìn)行比較后得到偏差量；然后由PID算式算出可控硅的控制角，再換算成相應(yīng)的控制電壓，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器后送到智能電機(jī)控制模塊。其實(shí)質(zhì)是根據(jù)輸入的偏差量，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果是其輸入的比例、積分、微分的函數(shù)，用于輸出控制。將得到的兩次商組成十六位數(shù)，循環(huán)右移相同位數(shù)，即得所求值。但C51語言編程中，只有8位除8位的語言指令，而且無法得出小數(shù)結(jié)果，如果直接用t除T，必然會得到錯誤的結(jié)果。t即單片機(jī)定時器/計(jì)數(shù)器0計(jì)時值，T即電壓或電流一個變化周期所對應(yīng)的定時器的計(jì)數(shù)值。單片機(jī)算出cos的值后送七段數(shù)碼管顯示，同時與設(shè)定的功率因數(shù)值相比較，開始可控硅調(diào)節(jié)。由 可知，t由單片機(jī)定時器/計(jì)數(shù)器0計(jì)時獲得。為提高檢測精度，又不使計(jì)數(shù)器溢出，程序連續(xù)紀(jì)錄4個矩形波的時間，算得平均值作為檢測值t。這樣，由于電壓信號和電流信號經(jīng)過一個異或門，當(dāng)電壓首先過零而電流未過零時，INT0口就會由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，定時器0同時開始計(jì)時；當(dāng)滯后的電流也過零時，INT0口又由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑〞r器0停止計(jì)時。由于程序需要當(dāng)INT0腳由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，定時器/計(jì)數(shù)器0
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