【正文】 門的輸入端加 二 極管 VD和電容 C，就 可 使與非門的輸出由 1到 0的動(dòng) 作 獲得延時(shí)。 另 一 個(gè)電平檢測(cè)電路稱為零電流檢測(cè)器 LJB， 用來檢測(cè)電樞電流是否為 零。 在邏輯裝置時(shí)，有兩種 上 述的電平檢測(cè)電路， 一 個(gè)為檢測(cè)轉(zhuǎn)矩極性鑒別器 SJB， 用來根據(jù)速度給定電 壓 的極性去決定開放或封鎖某一組 晶閘 管，使電動(dòng)機(jī)具有相 應(yīng)的 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向。 反之， 當(dāng) 輸出為 正 值，通過 正 反饋使其輸出至深度負(fù)向飽和值。 二 、電平檢測(cè)電路 它的主要任務(wù)是將速度調(diào)節(jié)器和電流檢測(cè)器來的模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量，然后輸入到邏輯裝置中進(jìn)行運(yùn)算，以決定開 放哪一組 SCR，封鎖哪一組 SCR。同理， T1元件 X端應(yīng)該接至 T6元件觸發(fā)電路的 Y端，因?yàn)?T6元件比 T1元件超前 60176。以 T1元件的觸發(fā)電路而言， Y端應(yīng)該接至 T2元件觸發(fā)電路的 X端，因?yàn)?T2元件比 T1元件滯后 60176。這樣每個(gè)觸發(fā)單元一個(gè)周期內(nèi)輸出兩個(gè)窄脈沖(相互間隔 60176。 (4) 脈沖形成和放大 當(dāng) T4由截止變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，電容 C3放電產(chǎn)生負(fù)脈沖，使 T5管截止，從而使 T6導(dǎo)通產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，經(jīng)脈沖變壓器輸出。當(dāng)合成電壓 Ub4＞ ， T4由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通， T4集電極電位由正跳變到近似為 0，并通過脈沖形成環(huán)節(jié)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。寬的方波 S1,S2,S3送到單片機(jī)，S1,S2,S3分別組成 6個(gè)狀態(tài)，即 001， 101， 100， 110， 011， 010單片機(jī)就可以根據(jù)讀入的狀態(tài)判斷當(dāng)前應(yīng)該觸發(fā)的相應(yīng)主電路晶閘管的組號(hào)。選擇 T1 的同步電壓為 uTa，其余 T2～ T6的同步電壓見表 1。 同步變壓器 BT 和主回路整流變壓器接在同一交流電源上，具有相同頻率。 為了使主電路三項(xiàng)全控橋的各相觸發(fā)脈沖與晶閘管陽(yáng)極電路保持嚴(yán)格的相位關(guān)系，控制系統(tǒng)有專門的同步脈沖產(chǎn)生電路。000amp。 同 步 信 號(hào)A T m e g a 1 6單 片 機(jī)A T m e g a 8amp。本觸發(fā)電路分成三個(gè)基本環(huán)節(jié)：同步電壓形成、移相控制、脈沖形成和輸出。設(shè)計(jì)時(shí)采用恒流源充電，輸出為雙窄脈沖 (也可 為單窄脈沖 )，脈沖寬度在 8176。邏輯控制器又包括 ：邏輯判斷電路、延時(shí)電路、連鎖保護(hù)。 直 流調(diào)速系 統(tǒng)晶閘管觸發(fā)裝置可分為：電平檢測(cè)電 路，邏 輯控制器。 在 TF– 1350型糖分離機(jī) 中： R2=39?k C2=1μ F 542312AU A 7 4 1D2D1R1R2R3 C1UnGNDU n *U n fD1 D3 D5D2 D4 D6D7R1C1 C2R2R3T1T R A N S 3321411U 2 AL M 3 2 4GNDGNDOUTA B C321411AU A 74 1OUTGNDR1R2R3 C1UnU i fR1R2R3R4321411U 1 AL M 32 4 D1UiV C CV C CU0 圖 34 電流調(diào)節(jié)器原理圖 第四節(jié) 晶閘管觸發(fā) 裝置 調(diào) 速系統(tǒng)采 用 邏輯無(wú)環(huán)流 調(diào) 速系統(tǒng) ， 用 2組 12只 400A晶閘管 作 為整流逆變 元 件。 電流 PI調(diào)節(jié)器 電流 調(diào)節(jié)器 傳遞函數(shù)為 ： )/(/)1()( 21 nfnkI UUUSTSTKsW ???? 36 調(diào)整 R C2值 能 調(diào) 整電流調(diào) 節(jié) 器的傳遞函數(shù)。 電流檢測(cè)電路 電流檢測(cè)電路如圖 33所 示： 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 17 D1 D3 D5D2 D4 D6D7R1C1 C2R2R3T1T R A N S 3321411U 2 AL M 3 2 4GNDGNDOUTA B CR?R E S 2R?R E S 2 圖 33 電流檢測(cè)電路 電流檢測(cè)電壓是通過一個(gè) 400:1的電流互感器從 主 電源上獲取。 電流反饋環(huán)節(jié)由霍爾器件及運(yùn)算放大器組成，用以檢測(cè)可控硅直流側(cè)的電流信號(hào)，以獲得與變流器電流成正比的直流電壓信號(hào)和過流信號(hào)。 速度 PI調(diào) 節(jié) 器 PI調(diào) 節(jié) 器的原理電路圖 ， 如圖 32所 示 調(diào) 節(jié) 器的傳遞函數(shù) sTsTKUUUsW nfnn 222* /)1()/()( ???? 33 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 16 當(dāng)我們調(diào) 節(jié) R2， C2，的值，可得到不同的積分時(shí)間常數(shù)，即 T2值 T2 = C2〔微法 〕 * R2（千歐） *103 34 當(dāng)調(diào)整 RI， C2的值可得到調(diào)節(jié)的傳遞系數(shù) KI )(/)( 12 ??? kRkRK I 35 在 TF– 1350型糖分離機(jī) 中， R2=390?k ， C2=10μ F 在電路的輸入端還反并聯(lián)了一對(duì)二極管 D D2， 使調(diào)節(jié)器輸入到運(yùn)算放大器的最 大 差值電壓不超過二極管的壓降值即 ，從而可起到保護(hù)作用 。直 流發(fā)電機(jī)輸出電 壓 與 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系，可用發(fā) 電機(jī)輸出 電壓 代表電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 。 速度反饋環(huán)節(jié)把測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電壓變換為適合控制系統(tǒng)的電壓信號(hào)。下面 ， 主 要就速度環(huán)和電流環(huán)進(jìn)行詳細(xì)的分析。 (3) KD越 大 ，則它抑制偏差 e(t)變化 的作用越強(qiáng)， KD越小，它反映偏并e(t)變化的作用越弱，微分部分顯然對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定有很 大 作用 。這時(shí)，系統(tǒng)的過渡時(shí)間不會(huì)產(chǎn)生振蕩，但消除偏差所需時(shí)間也就較長(zhǎng)，使過渡時(shí)間加長(zhǎng)，不能較快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。故而，比例系數(shù) Kp必須選擇適當(dāng)，才能取得過渡時(shí)間少、靜差小而又穩(wěn)定的效果。 在 TF1350型調(diào)速系統(tǒng)中，速度 調(diào)節(jié) 器和電流 調(diào) 節(jié) 器均采 用比 例積 分調(diào)節(jié)。 在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)被控對(duì)象的特性和控制要求，可 靈活地改變 PID 的結(jié)構(gòu)。 三、 PID調(diào) 節(jié) 器 PID調(diào)節(jié) 器是 Proportional(比 例 )， Integral(積分 )， Differential(微分 )三 者縮 寫 ， 是連 續(xù)系統(tǒng)中成熟、 廣 泛應(yīng)用的調(diào) 節(jié) 方式 。 同樣， 如 果機(jī)械負(fù)載或電樞電流突然發(fā)生很 大 的變化，由 于 采用了頻率響 應(yīng)較好的快速電流負(fù)反饋，當(dāng)整流器直流側(cè)發(fā)生類似短路的嚴(yán) 重故障 時(shí)，電流負(fù)反饋也及時(shí)地把電流故障反饋到電流控制 回 路 中 去，以便迅速減 小 輸出電 壓 ，從 而 保護(hù) 晶 閘管和 直 流電動(dòng)機(jī) 不 致 因 電流過大而損壞 。 如果電網(wǎng)電壓發(fā)生突變 (如降低 )時(shí)，整流器輸出電壓也會(huì)隨之變化 （ 降低 ） ，引起 主 回路電流變化 （ 減小 )， 由于快速性好，不經(jīng)過 電動(dòng) 機(jī)機(jī)械環(huán)節(jié) 的電流反饋環(huán)的作 用 ，立即使調(diào) 節(jié) 器的輸出變化 (增 大 )， 則 ? 也變化 （ 變小 )， 最后 使整流器輸出 電壓 又恢復(fù) (增加 )致電原來的數(shù)值，這就抑制了 主回 路電流的 變化 。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR作用如 下： 1) 使轉(zhuǎn)速 n跟隨給定電壓 Un*變化，保證轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)無(wú)靜 差 2） 對(duì)負(fù)載變化起抗干擾的作用 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 14 3） 輸出限幅值決定電樞主回路的最大允 許 電流值 Idm 二 、電流環(huán)工作原理 電流調(diào)節(jié)器也有兩個(gè)輸入信號(hào)。如果擾動(dòng)不是來自負(fù)載而是來自交流電網(wǎng)，比如交流電壓下降，則系統(tǒng)也會(huì)按 上 述過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在 給定值上運(yùn)行。 比如，當(dāng)電機(jī)負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速 下 降，平衡狀態(tài)被破 壞， 調(diào) 節(jié) 器輸出電 壓 增加，觸發(fā)脈沖前移 （ ? 變小 )， Ud提高，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升。當(dāng)?shù)扔?或 接 近給 定值時(shí)， 系統(tǒng)達(dá)到 平 衡，電 動(dòng) 機(jī) 在 給定數(shù)值 下 以較高的轉(zhuǎn)速穩(wěn) 定 轉(zhuǎn)動(dòng) 。 一 、 速度環(huán)工作原理 在 主 電機(jī)上安裝一直流測(cè)速發(fā) 電 機(jī)，發(fā)出 正 比 于主 電機(jī)轉(zhuǎn)速的電壓，此電 壓 Unf與給定 電壓 U*n相比較，其偏差 ?Un送到速度 調(diào) 節(jié)器 ASR中去，如欲調(diào)整，可以改變給定 電壓。系統(tǒng)外環(huán)是速度環(huán)，內(nèi)環(huán)是電流環(huán)，分別對(duì)轉(zhuǎn)速和電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，兩者之間實(shí)行串行聯(lián)接。 調(diào)速系統(tǒng)是采用了 二 組橋式全控整流電路，分別處于整流 (第一象限 )和逆變 (第二象限 )狀態(tài)。 二、晶閘管調(diào)速原理 我們知道各相波形的交點(diǎn)為自然換相點(diǎn)。當(dāng)減速時(shí)系統(tǒng)處于逆變狀態(tài) (第 二 象限 )，能將電動(dòng)機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑厮偷诫娋W(wǎng)上。 直 流電動(dòng)機(jī) 具 有四象限 運(yùn) 行特 性。 第一節(jié) 直流調(diào)速原理簡(jiǎn)介 一、直流電機(jī)工作原理 我們知道直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性方程為 ： 2N a s eme N e T NU R RnTC C C????? 31 由 此 可 知 ， 當(dāng)我們改變電樞電 壓大 小，即 可 達(dá)到 調(diào) 速效果 。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 12 第 三 章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 雙 閉 環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)采 用 模擬電路組成 整 個(gè)系統(tǒng)。 工作于空閑模式 時(shí) CPU 停止工作，而 USART、兩線接口、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 SRAM、 T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時(shí)終止 CPU 和除了異步定時(shí)器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動(dòng) 能力；擴(kuò)展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間， ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá) 1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。這樣，既提高了指令執(zhí)行速度，克服了瓶頸現(xiàn)象，增強(qiáng)了功能；又減少了對(duì)外設(shè)管理的開銷，相對(duì)簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了成本。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 10 第三節(jié) AVR 單片機(jī) 一、 AVR 單片機(jī)的特點(diǎn) AVR 單片機(jī)廢除了機(jī)器周期，同時(shí)拋棄了復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)（ CISC）追求指令完備的做法，采用精簡(jiǎn)指令集，以字作為指令長(zhǎng)度單位，將內(nèi)容豐富的操作數(shù)與操作碼安排在一字之中（指令集中占大多數(shù)的單周期指令都是如此），又可預(yù)取指令實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行指令。 變流裝置實(shí)質(zhì)上是一個(gè)非線性系統(tǒng)，交流側(cè)電流是變流裝置對(duì)直流電流進(jìn)行調(diào)制的結(jié)果，直流側(cè)電壓是 變流裝置對(duì)交流電壓進(jìn)行調(diào)制的結(jié)果。但是必須同時(shí)看到，隨著各種 電 力電子設(shè)備應(yīng)用數(shù)量的不斷增多和容量的不斷增大，對(duì)供電電網(wǎng)造成的影響和危害也與日俱增。電網(wǎng)電壓的波動(dòng)無(wú)疑地會(huì) 對(duì)電網(wǎng)中的其它負(fù)載產(chǎn)生不良影響可以在負(fù)載端并聯(lián)電容器抑制電壓波動(dòng)，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少無(wú)功功率的沖擊。顯然，當(dāng)輸出的直流電壓較低時(shí)，直流側(cè)的功率變低了，而整流裝置的視在功率不變，表明整個(gè)系統(tǒng)無(wú)功功率增大了。 整流裝置輸出的電壓發(fā)生變化時(shí)，若輸出的負(fù)載電流不變，則變壓器原邊的電流基本不變。高次諧波電流會(huì)引起電網(wǎng)電壓波形的畸變，這個(gè)畸變了的電壓波形會(huì)影響電網(wǎng)上的其它負(fù)載，因此必須予以處理。 二、 整流電路對(duì)電網(wǎng)影 響 的分析 隨著整流裝置 容量的不斷增大和技術(shù)水平的不斷提高，在各個(gè)工業(yè)部門應(yīng)用的整流裝置的數(shù)量正在快速增長(zhǎng)，但是整流裝置對(duì)電網(wǎng)以及電網(wǎng)上的其它負(fù)載的危害也在不斷加大 。因?yàn)樨?fù)載只需要直流分量，為了消除負(fù)載電流中的交流分量，一般在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)平波電抗器，保證整流電流的波形在較大范圍內(nèi)比較光滑。 對(duì)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eL的極性，當(dāng)電流在增加時(shí)， eL的極性與 Ud的極性相反 ； 當(dāng)電流在減小時(shí)，eL的極性與 Ud的極性相同 ， 當(dāng)電流達(dá)到極值時(shí)， eL為零。因此晶閘管在施加