【正文】 “ 電流調(diào)節(jié) ” 時，便進(jìn)入 PI 控制子程序（如圖 ）。 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)定定時器工作方式 設(shè)定 I/O、鍵盤和顯示接口的工作方式 參數(shù)及變量初始化 返回 YES 開始 系統(tǒng)初始化 按鍵處理 有鍵按下？ 刷新顯示 數(shù)據(jù)通訊 NO 34 DJNZ R0 ， CLEAR1 ；清零 307FH SETB TR0 ；定時器 /計數(shù)器 0 工作 MOV TMODE ， 01H ； 定時器 /計數(shù)器工作在方式 1 SETB EA ；總中斷開放 SETB IT0 ；置 INTO 為降沿觸發(fā) SETB IT1 ；置 INT1 為降沿觸發(fā) LJMP MAIN LJMP CTCO LCALL SAMPLE . . . Fosc=12MHZ，用一個定時器 /計數(shù)器定時 50ms，用 R2作計數(shù)器，置初值 14H，到定 時時間后產(chǎn)生中斷，每執(zhí)行一次中斷服務(wù)程序，讓計數(shù)器內(nèi)容減 1，當(dāng)計數(shù)器內(nèi)容減為 0 時，則到 1s。啟動功能鍵按下時，系統(tǒng)開始啟動 采樣定時并進(jìn)入實(shí)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。在主程序中，主要完成對各個可編程芯片進(jìn)行初始化和鍵盤參數(shù)設(shè)置的處理。單片機(jī)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。通?？扇?～ 。 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。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。 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(yùn)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。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。 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(diǎn)電勢變?yōu)楦唠娖健?15%，則三相整流后電力電容器上的最大直流電壓約為 620V。 制動電路的下限電壓值 UDL= 110%=566V。 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(yùn)行時， UC(0)=UO=。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(shí)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(yùn)行時電容 C 上的電壓值 )。 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。當(dāng)直流電壓上升到制動運(yùn)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。制動單元控制目標(biāo)，使直流電壓在允許的范圍內(nèi)波動。 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。 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(jī)械設(shè)備的機(jī)械能 — 電動機(jī)發(fā)電電能 — 逆變器 — 直流回路 — 制動電阻 — 熱能。能耗制動單元配合制動電阻可以很好地實(shí)現(xiàn)對再生能量的消耗，達(dá)到變頻器制動的目的。 1 變頻器 再生運(yùn)行 圖 1 所示為變頻器再生運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)其運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)。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(jī)的減速或停止是通過逐漸降低變頻器的輸出頻率來實(shí)現(xiàn)的，隨著變頻器輸出頻率的降低，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速降低，但是由于機(jī)械慣性的存在，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不會突變。于是 8051 單片機(jī)只要發(fā)出讀FIFO 的命令，將鍵號讀入即可。鍵盤的列掃描縣送會掃端 RL0RL3 上。 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。因此 8279 的地址分別為：數(shù)據(jù)口： 7EFFH；命令口或狀態(tài)口： 7FFFH。 8051 的 作為 8279 的片選（ CS）信號。由 口為 8279 輸出定時時鐘。 8279 與 DB0DB7 與 8051 的 ～ 、 、 口相連。 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(shí)現(xiàn)多種工作方式。 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(shí)時顯示，以及通過鍵盤輸入系統(tǒng)的給定（占空比）。DB0DB7是數(shù)字量的輸 出。 OE 是輸出允許端。 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。 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。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。由于 T/C0 還要給 8279 給定時鐘信號，因此工作于計數(shù)器方式，時鐘信號為單片機(jī)時鐘的 1/2 分頻即 4MHZ，定時器初值設(shè)為 80H。由此確定電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時， A 相脈沖超前 B 相脈沖 90176。觸發(fā)器總是在 B 脈沖為高電平時觸發(fā)，這時 D 觸發(fā)器的輸出端 Q 輸出為高電平。由于 A、 B 兩相的脈沖相位相差 90176。編碼盤輸出的 Z 相脈沖用于復(fù)位計數(shù)器，每轉(zhuǎn)一圈復(fù)位一次計數(shù)器；編碼盤的旋轉(zhuǎn)方向可以通過 D 觸發(fā)器的輸出 信號 Q 來判斷。的兩路脈沖信號，如圖 所 示。 碼盤上有相標(biāo)志，每轉(zhuǎn)一圈 Z 相 輸出一個脈沖。 在圓盤兩側(cè)放發(fā)光元件和光敏元件。 圖 增量式光電編碼盤結(jié)構(gòu)及信號輸出 這里以三相編碼器為例介紹增量式編碼 器的工作原理及其結(jié)構(gòu)。 21 旋轉(zhuǎn)編碼器的原理及選擇 20 電編碼器來采樣轉(zhuǎn)速信號。由光電式旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生與被測轉(zhuǎn)速成正比的脈沖，測速裝置將輸入脈沖轉(zhuǎn)換為以數(shù)字形式表示的轉(zhuǎn)速值。 圖 IR2112S 的控制邏輯 二、轉(zhuǎn)速檢測電路設(shè)計 轉(zhuǎn)速的測量使用編碼盤。 圖 為 SOIC 封裝的IR2112S 的引腳排列。 C 18 （ 2）芯片 4040 引出端功能符號： CP: 時鐘輸入端 CR：清除端 Q0— Q11：計數(shù)脈沖輸出端 VDD: 正電源 VSS: 地端 （ 3）芯片 4040 功能表： 輸入 輸出 CP CR ↑ ↓ * L L H 保持 計數(shù) 所有輸出端均為 L （ 4）芯片 4040 的引腳圖： 圖 4040 的引腳圖 13 驅(qū)動電路設(shè)計 電路中驅(qū)動采用的是 IR2112S 芯片， IR2112S 芯片是 IR 公司專為驅(qū)動功率開關(guān)管而設(shè)計的，是一種高電壓高速的功率 MOSFET 和 IGBT 驅(qū)動器，它有兩個獨(dú)立的高端和低端輸出通道，一個芯片可以驅(qū)動兩個 MOSFET 管或 IGBT 管。 10mA 貯存溫度范 圍： 65176。 芯片 4040 提供了 16 引線多層陶瓷雙列直插、熔封陶瓷雙列直插、塑料雙列直插以及陶瓷片狀載體等 4 種封裝形式。 （ 2）芯片 4585 的功能表： 輸入 輸出 比較 級取 AB3 AB2 AB1 A0、B0 AB A=B AB AB A=B AB A3B3 * * * * * 1 0 0 1 A3=B3 A2B2 * * * * 1 0 0 1 A3=B3 A2=B2 A1B1 * * * 1 0 0 1 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0B0 * * 1 0 0 1 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 0 0 1 0 0 1 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 0 1 0 0 1 0 17 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0B0 1 0 0 1 0 0 A3=B3 A2=B2 A1B1 * * * * 1 0 0 A3=B3 A2B2 * * * * * 1 0 0 A3B3 * * * * * * 1 0 0 （ 3）芯片 4585 的引腳圖： 圖 4585 的 引腳圖 2．芯片 4040 芯片 4040 是一個 12 位的二進(jìn)制串行計數(shù)器，所有計數(shù)器位為主從觸發(fā)器，計數(shù)器在時鐘下降沿進(jìn)行計數(shù)。由于單片機(jī)上電復(fù)位時 P1 端口輸出全為“ 1”，使用數(shù)值比較器 4585 的 B 組與 P1 端口相連，升速時 P0 端口輸出 X 按一定規(guī)律減少，而降速時按一定規(guī)律增大。隨著計數(shù)值的增加， Q2— Q9 由全“ 1” 16 變?yōu)槿?0”時，圖中 U2 的（ AB）輸出端又 變?yōu)榈碗娖?，這樣就在 U2 的（ AB）端得到了 PWM 的信號，它的占空比為（ 255 X / 255） *100%，那么只要改變 X 的數(shù)值，就可以相應(yīng)的改變 PWM 信號的占空比，從而進(jìn)行直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。 12 位串行計數(shù)器 4040 的計數(shù)輸入端 CLK 接到單片機(jī) C51 晶振的振蕩輸出 XTAL2。 兩片數(shù)值比較器 4585，即圖上 U U3 的 A 組接 12 位串行 4040 計數(shù)輸出端 Q2— Q9，而 U U3 的 B 組接到單片機(jī)的 P1 端口。當(dāng) PWM 波的頻率太高時，它對直流電機(jī)驅(qū)動的功率管要求太高，而當(dāng)它的頻率太低時，其產(chǎn)生的電磁噪聲就比較大，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng) PWM 波的頻率在 18KHz 左右時，效果最好。 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)器的超前時間常數(shù)。取 Ton= 3）轉(zhuǎn)速小時間常數(shù) T∑ n。 檢查對電源電壓的抗干擾性能： Tl /T∑ I =,參照教材中表 23 的典型型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能， 各項指標(biāo)都是可以接受的。 4） 電樞回路電磁時間常數(shù) Tl Tl＝ 5）電力拖動系統(tǒng)時間常數(shù) Tm Tm= 6)Ks=40 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 根據(jù)設(shè)計要求并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。 2） 電流濾波時間常數(shù) Toi:取 Toi=4ms=。 快速熔斷器的額定電壓 Utn 可用下列公式計算： Utn≧ Kut*Uv / Uv =U2=； 12 Kut 為元件電壓計算系數(shù) ,查表得 。 快速熔斷器的額定電流的計算如下： Itn=π *Ita/2 (A) 其中 Ita 為晶閘管的額定通態(tài)平均電流，即為 。 對于三相橋式整流電路：（參考課程設(shè)計一數(shù)據(jù)） L=又因為一般 Idmin 為電動機(jī)額定電流的 5%~10%，這里去 10%.In= 因此： L= U2/ 又因為 U2= 所以： L= 快速熔斷器的 選擇及計算 熔斷器作用： 當(dāng)電路發(fā)生故障或異常時，伴隨著電流不斷升高，可能損壞電路中的某些重要器件或貴重