【正文】 =整流變壓器電感: LT=單片機(jī)控制直流調(diào)速系統(tǒng)被控對(duì)象是直流電動(dòng)機(jī),由圖51可知: UDO E= IDRε+LεdID∕dt = Rε(ID+TDdID∕dt) (51)對(duì)式（51）取拉式變換得 ID(s) 1/Rε UDO(s) – E(s) TDs+1 (52)其中, Rε= RD+2 RT +RP +Rr, RR為晶閘管重疊角等效電阻。圖51 單片機(jī)控制直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)其中UGn為速度給定，UGi為電流給定，UFn為速度反饋，UGi為電流反饋，Uk為觸發(fā)器輸入信號(hào)，E為電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)，UDO為晶閘管整流電壓，ID為主回路電流。交流電源線電壓Vac經(jīng)變壓器變壓，穩(wěn)壓管削波后輸入比較器LM339，比較器輸出再經(jīng)過光電隔離及反相后產(chǎn)生一個(gè)與Vac同相位的方波信號(hào)，輸出的方波信號(hào)加到上，它置為調(diào)變觸發(fā)方式。同步校正由80C31的定時(shí)器T0和外部中斷實(shí)現(xiàn)。該觸發(fā)脈沖經(jīng)CD4049提高驅(qū)動(dòng)電流（CD4049是一個(gè)驅(qū)動(dòng)功能的反相器），再經(jīng)過TIL117光隔離，從LM386低頻功率放大器得到最后的輸出脈沖，這樣可以提高輸出脈沖上升沿陡度，最后此脈沖去觸發(fā)對(duì)應(yīng)的晶閘管。每次把T△的補(bǔ)碼寫入T0中，在T0溢出時(shí)，轉(zhuǎn)到T0中斷處理程序，按脈沖分配表從P1口（～）輸出晶閘管觸發(fā)脈沖。其中利用T1作為定時(shí)器，計(jì)時(shí)Tc時(shí)間產(chǎn)生中斷，最后由轉(zhuǎn)速中斷程序完成轉(zhuǎn)速的測(cè)量等等。因此，M/T法測(cè)速能適應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍明顯大于前兩種，是目前廣泛應(yīng)用的一種測(cè)速方法。設(shè)高頻時(shí)鐘脈沖的頻率為f0，則準(zhǔn)確的測(cè)速時(shí)間Tt=M2/f0，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為采用M/T法測(cè)速時(shí)，應(yīng)保證高頻時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)器與旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖計(jì)數(shù)器同時(shí)開啟與關(guān)閉，以減少誤差，只有等到編碼器輸出脈沖前沿到達(dá)時(shí)，兩個(gè)計(jì)數(shù)器才同時(shí)允許開始或者停止計(jì)數(shù)。在T法測(cè)速中，準(zhǔn)確的測(cè)速時(shí)間Tt是用所得的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)M2計(jì)算出來的，即Tt=M2/f0，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為高速時(shí)M2小，量化誤差大，隨著轉(zhuǎn)速的降低誤差減小，所以T法測(cè)速適用于低速段。在編碼器兩個(gè)相鄰輸出脈沖的間隔時(shí)間內(nèi)，用一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)已知頻率為f0的高頻時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由此來計(jì)算轉(zhuǎn)速，稱為T法測(cè)速。所以M法測(cè)速只適用于高速段。在習(xí)慣上，時(shí)間Tc以秒為單位，而轉(zhuǎn)速是以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)r/min為單位，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為在上式中,Z和Tc均為常值,因此轉(zhuǎn)速n正比于脈沖個(gè)數(shù)M1。把M1除以Tc就得到了旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖的頻率f1=M1/Tc,所以又稱頻率法。1：M法測(cè)速。采用倍率電路可以有效地提高轉(zhuǎn)速分辨率，而不增加旋轉(zhuǎn)編碼器的光柵數(shù)，一般多采用四倍頻電路。采用簡(jiǎn)單的鑒相電路就可以分辨出方向。為了獲得轉(zhuǎn)速的方向，可增加一對(duì)發(fā)光與接收裝置，使兩對(duì)發(fā)光與接收裝置錯(cuò)開光柵節(jié)距的1/4，則兩組脈沖序列A和B的相位相差900，如圖46所示。通過光柵的作用，持續(xù)不斷地開發(fā)或封閉光通路，因此，在接收裝置的輸出端便得到頻率與轉(zhuǎn)速成正比的方波脈沖序列，從而可以計(jì)算轉(zhuǎn)速。絕對(duì)式編碼器常用于檢測(cè)轉(zhuǎn)角，若需得到轉(zhuǎn)速信號(hào)，必須對(duì)轉(zhuǎn)角進(jìn)行微分處理。旋轉(zhuǎn)編碼器可分為絕對(duì)式和增量式兩種。對(duì)于要求精度高、調(diào)速范圍大的系統(tǒng)，往往需要采用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)速，即數(shù)字測(cè)速。模擬測(cè)速一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)，其輸出電壓不僅表示了轉(zhuǎn)速的大小，還包含了轉(zhuǎn)速的方向，在調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的方向也是不可缺少的。但這時(shí)，一方面成本將較高，另一方面計(jì)算將大大復(fù)雜，因?yàn)楸仨毑捎?6位計(jì)算，所以在選型時(shí)應(yīng)該多方面考慮。這時(shí)，四位LED上將顯示對(duì)應(yīng)于電位器輸入的速度給定值，可調(diào)整電位器至顯示值為所需的給定值。速度給定采用電位器輸入，它加到IN1上。這時(shí)，MCU可讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果。寫入該地址，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器，通道地址由AAA0決定。使用80C31的雙閉環(huán)數(shù)字直流調(diào)速控制系統(tǒng)的硬件電路圖見附頁(yè)1所示。在80C31的P3口上外接三個(gè)按鍵，一個(gè)為啟動(dòng)/停止鍵，用于啟動(dòng)或停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；另兩個(gè)為顯示選擇鍵，一個(gè)用于控制顯示速度設(shè)定值，另一個(gè)用于控制顯示電流值，不按這兩個(gè)鍵時(shí)，顯示實(shí)際電機(jī)轉(zhuǎn)速。 單片機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)80C31外接27128EPROM作為16K程序存儲(chǔ)器，存放全部控制軟件。指令系統(tǒng)中設(shè)置了乘、除運(yùn)算指令、數(shù)據(jù)查找指令和位處理指令等。綜上，本系統(tǒng)采用Inter的MCS51中的80C31單片機(jī)。它們能在幾微秒內(nèi)完成16位加法和乘法，并且有10位A/D轉(zhuǎn)換器、16位高性能多功能定時(shí)器系統(tǒng)，可完成調(diào)速系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算、控制輸出等功能。表41 脈沖分配表（0有效）單元地址數(shù)據(jù)（由I/O口輸出）被觸發(fā)晶閘管MM+1M+2M+3M+4M+5X X 0 1 1 1 1 0X X 1 1 1 1 0 0X X 1 1 1 0 0 1X X 1 1 0 0 1 1X X 1 0 0 1 1 1X X 0 0 1 1 1 1SCR6,1SCR1,2SCR2,3SCR3,4SCR4,5SCR5,6 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)雙閉環(huán)數(shù)字直流調(diào)速控制系統(tǒng)得采樣周期比較快，計(jì)算和控制任務(wù)也比較繁忙，因此需要使用高性能的單片機(jī)。為了方便起見，可建立一個(gè)脈沖分配表，如表41，它放于程序存儲(chǔ)器中。對(duì)于50Hz的交流電而言，控制角α對(duì)應(yīng)的時(shí)間為：Tα=α*106/360*50 （μs） (45)為了加快計(jì)算速度，可采用查表法或插值查表法來按uk值計(jì)算Tα值。由它可算出對(duì)應(yīng)于某一uk值的α值。如要求觸發(fā)整流環(huán)節(jié)為一個(gè)放大系數(shù)為Ks的線性環(huán)節(jié)，則有：ud==Ksuk即有cosα= KsUk/=udmaxuk/ ==cosαminuk/ ukmax=λukα=arcos(λuk) (44)式中，λ=cosαmin/ ukmax是一個(gè)與最小控制角αmin和最大控制輸出ukmax有關(guān)系的常數(shù)。對(duì)于數(shù)字調(diào)節(jié)器，要求對(duì)象為線性系統(tǒng)。每隔3600來一個(gè)同步脈沖（取自線電壓uac的過零點(diǎn)），以此為基準(zhǔn)點(diǎn)。交流電的一個(gè)周期（對(duì)頻率為50Hz為20ms）對(duì)應(yīng)于3600，故600對(duì)應(yīng)于10/3 ms。當(dāng)α由αk1變?yōu)棣羕時(shí)，應(yīng)有：Δ=αkαk1+600在控制時(shí)，一般均使用單片機(jī)的定時(shí)器來完成觸發(fā)脈沖輸出。 控制算法設(shè)相鄰控硅之間觸發(fā)脈沖間距角為Δ。在三相全控橋式整流電路中，一般則常使用相對(duì)觸發(fā)方式。因此，在相對(duì)觸發(fā)方式時(shí)，應(yīng)在一個(gè)周期內(nèi)用同步脈沖信號(hào)進(jìn)行一次校正，以避免誤差的積累。相對(duì)觸發(fā)方式是以前一觸發(fā)脈沖為基準(zhǔn)來確定后一觸發(fā)脈沖時(shí)刻，它用加長(zhǎng)或縮短相鄰兩次觸發(fā)脈沖之間的間距來改變控制角，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，這個(gè)間距等于600，控制角α改變時(shí)，該間距應(yīng)相應(yīng)改變。所謂絕對(duì)觸發(fā)方法就是指觸發(fā)脈沖形成的時(shí)刻都直接取決于基準(zhǔn)時(shí)刻點(diǎn)。圖43 晶閘管觸發(fā)時(shí)刻(α=00)及觸發(fā)順序單片機(jī)在觸發(fā)晶閘管時(shí),根據(jù)電流控制器的輸出控制值uk，以同步基準(zhǔn)點(diǎn)位參考點(diǎn)，算出晶閘管控制角α的大小，再通過定時(shí)器按控制角的大小以及觸發(fā)順序，準(zhǔn)確地向各個(gè)晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖。相電壓曲線的交點(diǎn)t1～t6,就是晶閘管SCR1～SCR6的控制角起點(diǎn)。在觸發(fā)時(shí)，采用雙脈沖觸發(fā)方式，每次兩組各有一個(gè)晶閘管導(dǎo)通。圖31 主電路及保護(hù)電路原理圖第4章 控制電路與單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 晶閘管觸發(fā)控制電路設(shè)計(jì) 晶閘管觸發(fā)方法晶閘管三相全控橋式整流電路簡(jiǎn)圖如圖41所示。為實(shí)現(xiàn)弱磁保護(hù)，在磁場(chǎng)回路中串入了欠電流繼電器KA ，動(dòng)作電流通過RPI 調(diào)整。額定電流可查得K=，ID(AV)=(~2)K Ii =(~2)**=可選用ZP型3A、700V的二極管。=－2= mH一般說來，均衡電抗器和平波電抗器分設(shè)的方案比較經(jīng)濟(jì)，故采用較為普遍?？赡嫦到y(tǒng)中限制環(huán)流電抗器（又稱均衡電抗器），電感量（單位為mH）的計(jì)算公式為：式中－計(jì)算系數(shù)，一般取＝；=－要求的環(huán)流值，通常?。剑?％～10％）（為直流電動(dòng)機(jī)電樞電流）。本設(shè)計(jì)中取=、=6所以==4）實(shí)際串入電抗器的電感量考慮輸出電流連續(xù)時(shí)的實(shí)際電感量：Ｎ在三相橋式電路中取２，其余電路可取１。一般無補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取8～12，快速無補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取6～8，有補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取5～6。平波電抗器的臨界電感量（單位為mＨ）可用下式計(jì)算式中　－系數(shù)，與整流電路形式有關(guān)，－電流最大允許脈動(dòng)系數(shù)，通常單相電路≤20％，三相電路≤（5～10）％。通常負(fù)載需要的只是直流分量，對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載來說，過大的交流分量會(huì)使電動(dòng)機(jī)換向惡化和鐵耗增加，引起過熱。根據(jù)本電路形式查得=所以==2）限制輸出電流脈動(dòng)的電感量由于晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動(dòng)的，因此輸出電流波形也是脈動(dòng)的。1）算出電流連續(xù)的臨界電感量可用下式計(jì)算，單位mH。為了使直流負(fù)載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器，稱平波電抗器。在容量較小系統(tǒng)中，也可把接晶閘管的導(dǎo)線繞上一定圈數(shù)，或在導(dǎo)線上套上一個(gè)或幾個(gè)磁環(huán)來代替橋臂電抗器。限制，除在阻容保護(hù)中選擇合適的電阻外，也可采用與限制相同的措施，即在每個(gè)橋臂上串聯(lián)一個(gè)電感。因此對(duì)晶閘管的電流上升率必須有所限制。限制過大可在電源輸入端串聯(lián)電感和在晶閘管每個(gè)橋臂上串聯(lián)電感，利用電感的濾波特性，使降低。因此作用于晶閘管的正相電壓上升率應(yīng)有一定的限制。2） 晶閘管串連的快速熔斷器的選擇I=I2=，IT===選取RLS10快速熔斷器，熔體額定電流4A。快速熔斷器可以安裝在直流側(cè)、交流側(cè)和直接與晶閘管串聯(lián)。PR=fCUm2106=50106(120)2106=106W選R為20Ω普通金屬膜電阻器。得 C=，R=100Ω。3）閘管及整流二極管兩端的過電壓保護(hù) 查下表：阻容保護(hù)的數(shù)值一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定晶閘管額定電流/μA1020501002005001000電容/μF12電阻/Ω1008040201052抑制晶閘管關(guān)斷過電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路方法。U1MA=（）UDC=() 230=414460V選MY31440/5型壓敏電阻。但采用阻容保護(hù)易影響系統(tǒng)的快速性，并且會(huì)造成加大。允許偏差+10％（242V）。 壓敏電阻的計(jì)算U1MA==120=流通量取5KVA。 選?。?S=1~10KVA，=1~5，所以=3R≥ U22/S=1202/103=IC=2πfCUC106=2π5040106120106=106APR≥(34)IC2R=(34) （106）2=（）1013W選取電阻為ZB110的電阻。C≥6IemS/U22=6334103/1202=耐壓≥=120=選取20181。變壓器接法單相三相、二次Ｙ聯(lián)結(jié)三相二次Ｄ聯(lián)結(jié)阻容裝置接法與變壓器二次側(cè)并聯(lián)Y聯(lián)結(jié)D聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)D聯(lián)結(jié)電容ＣＣ1/3C3CC電阻ＲＲ3R1/3RR本系統(tǒng)采用DY連接。Error! No bookmark name given. 阻容保護(hù) 即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻R和電容C進(jìn)行保護(hù)。以過電壓保護(hù)的部位來分