雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　姓 名： 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　專 題： 雙

2、閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)地點(diǎn)： </p><p>　　2013 年 5 月</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b&

3、gt;</p><p>　　設(shè)計(jì)專題題目：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：</p><p>　　直流調(diào)速系統(tǒng)憑借其優(yōu)良的調(diào)速性能在現(xiàn)場(chǎng)中得到了廣泛使用，雖然交流電機(jī)得到了越來越多的使用，但直流調(diào)速系統(tǒng)的理論完全適用于交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　針對(duì)附錄中提供的直流電機(jī)參數(shù)，進(jìn)行直流電機(jī)調(diào)速系

4、統(tǒng)的設(shè)計(jì)。要求該直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍寬、起制動(dòng)性能好、可四象限運(yùn)行，具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下。</p><p><b>　　1. 緒論</b></p><p>　　電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械，鋼鐵，礦山，冶金，化工，石油，紡織，等行業(yè)。這些行業(yè)中絕大部分生產(chǎn)機(jī)械都采用電動(dòng)機(jī)做原動(dòng)機(jī)。有效地控制電機(jī)，提高其運(yùn)行性能，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p>

5、<p>　　20世紀(jì)90年代前地大約50年的時(shí)間里，直流電動(dòng)機(jī)幾乎是唯一的一種能實(shí)現(xiàn)高性能拖動(dòng)控制的電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)的定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)互相獨(dú)立并且正交，為控制提供了便捷的方式，使得電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的啟動(dòng)，制動(dòng)和調(diào)速性能。盡管近年來直流電動(dòng)機(jī)不斷受到交流電動(dòng)機(jī)及其他電動(dòng)機(jī)的挑戰(zhàn)，但至今直流電動(dòng)機(jī)仍然是大多數(shù)變速運(yùn)動(dòng)控制和閉環(huán)位置伺候控制首選。因?yàn)樗哂辛己玫木€性特征，優(yōu)異的控制性能，高效率等優(yōu)點(diǎn)。直流調(diào)速仍然是目前最可靠，精度

6、最高的調(diào)速方法。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是應(yīng)用自動(dòng)控制理論和工程設(shè)計(jì)的方法對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制，設(shè)計(jì)出能夠達(dá)到性能指標(biāo)要求的電力拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器。并應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真和校正以達(dá)到滿足控制指標(biāo)的目的。</p><p>　　2. 直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)</p><p>　　(1) 根據(jù)提供的直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)，選擇相應(yīng)的主電

7、路形式，主電路主要采用兩種形式：基于H橋的脈寬直流調(diào)速系統(tǒng)、晶閘管—電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)；</p><p>　　(2) 根據(jù)附錄中所提供的直流電機(jī)參數(shù)和選擇的主電路形式，對(duì)主電路中的功率器件進(jìn)行型號(hào)選擇，并要求給出選擇依據(jù)；</p><p>　　(3) 根據(jù)選擇的主電路器件，設(shè)計(jì)晶閘管觸發(fā)電路，全控型器件IGBT驅(qū)動(dòng)電路的原理圖，并對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的原理簡(jiǎn)要說明；</p><p

8、>　　(4) 根據(jù)系統(tǒng)控制要求，選擇相應(yīng)的電壓、電流和溫度等傳感器，要求給出具體型號(hào)；</p><p>　　(5) 要求在主回路設(shè)計(jì)中需給出相應(yīng)的保護(hù)及緩沖電路。</p><p>　　3. 直流調(diào)速系統(tǒng)的控制理論</p><p>　　(1) 給出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖；</p><p>　　(2) 根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)和主回路參數(shù)，

9、確定動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖的具體參數(shù)；</p><p>　　(3) 運(yùn)用工程化設(shè)計(jì)方法對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，要求必須給出限幅的具體參數(shù)及依據(jù)；</p><p>　　(4) 根據(jù)設(shè)計(jì)的PI調(diào)節(jié)器參數(shù)，要求給出帶有內(nèi)外限幅的PI調(diào)節(jié)器的模擬量電路圖；</p><p>　　(5) 給出直流調(diào)速系統(tǒng)的完整結(jié)構(gòu)框圖。</p><p>　　4. 雙閉

10、環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的Matlab仿真</p><p>　　(1) 根據(jù)上述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，建立Matlab仿真模型，并對(duì)調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行驗(yàn)證；</p><p>　　(2) 運(yùn)用Matlab/Simulink下的電機(jī)模型，建立基于電機(jī)模型的仿真模型，并對(duì)調(diào)節(jié)器的參數(shù)作出調(diào)整。</p><p>　　5. 數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)</p>&

11、lt;p>　　(1) 硬件設(shè)計(jì)：根據(jù)所選數(shù)字處理器，進(jìn)行相應(yīng)硬件電路的設(shè)計(jì)，要求包括PWM輸出、AD采樣及信號(hào)處理電路、編碼器接口等；</p><p>　　(2) 軟件設(shè)計(jì)：給出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的整體控制流程圖，并給出增量式PI調(diào)節(jié)器、數(shù)字測(cè)速的程序流程框圖。</p><p><b>　　指導(dǎo)教師簽字：</b></p><p>　　日

12、 期： 摘  要</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。從控制的角度來看，直流調(diào)速還是交流拖動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)中設(shè)置了電流檢測(cè)環(huán)節(jié)、電流調(diào)節(jié)器以及轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，構(gòu)成了電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)，前者通過電流元件的反饋?zhàn)饔梅€(wěn)定電流，

13、后者通過轉(zhuǎn)速檢測(cè)元件的反饋?zhàn)饔帽３洲D(zhuǎn)速穩(wěn)定，最終消除轉(zhuǎn)速偏差，從而使系統(tǒng)達(dá)到調(diào)節(jié)電流和轉(zhuǎn)速的目的。該系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)起動(dòng)電流保持最大值，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達(dá)到給定值；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)起主要作用，使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定電壓的變化而變化，電流內(nèi)環(huán)跟隨轉(zhuǎn)速外環(huán)調(diào)節(jié)電機(jī)的電樞電流以平衡負(fù)載電流。并通過Matlab進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模和系統(tǒng)仿真，分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的特性。</p>&

14、lt;p>　　關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)，晶閘管，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)總體方案7</p><p>　　1.1直流調(diào)速產(chǎn)品（西門子6RA70）調(diào)查分析7</p><p>　　1.1.1產(chǎn)品特點(diǎn) 7</p><

15、;p>　　1.1.2主電路特點(diǎn)7</p><p>　　1.1.3工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用7</p><p>　　1.1.4特殊應(yīng)用7</p><p>　　1.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)主路9</p><p>　　1.3 數(shù)字處理器10</p><p>　　2.直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)11</p>&l

16、t;p>　　2.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成與原理11</p><p>　　2.2可控整流變壓器的選擇及計(jì)算12</p><p>　　2.3晶閘管器件的選擇與計(jì)算13</p><p>　　2.3.1晶閘管選擇及計(jì)算13</p><p>　　2.3.2晶閘管的保護(hù)14</p><p>　　2.4觸發(fā)電路選擇

17、與校驗(yàn)14</p><p>　　2.5驅(qū)動(dòng)電路原理15</p><p>　　2.6反饋和保護(hù)電路16</p><p>　　3 直流調(diào)速系統(tǒng)的控制理論18</p><p>　　3.1電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.1.1確定時(shí)間常數(shù)18</p><p>　　3.1.2選擇電

18、流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)19</p><p>　　3.1.3計(jì)算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)19</p><p>　　3.1.4校驗(yàn)近似條件19</p><p>　　3.1.5計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容20</p><p>　　3.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.2.1確定時(shí)間常數(shù)20</p><p>

19、;　　3.2.2選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)21</p><p>　　3.2.3計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)21</p><p>　　3.2.4檢驗(yàn)近似條件21</p><p>　　3.2.5計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容21</p><p>　　3.2.6校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量22</p><p>　　4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真23<

20、/p><p>　　5 數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)26</p><p>　　5.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)26</p><p>　　5.2　單元電路設(shè)計(jì)26</p><p>　　5.2.1　鍵盤電路26</p><p>　　5.3　液晶顯示電路27</p><p>　　5.4　速度檢測(cè)電路28</p>

21、;<p>　　5.5　A/D轉(zhuǎn)換電路29</p><p>　　5.6　PWM波形的產(chǎn)生29</p><p>　　5.6.1　PDC定時(shí)器29</p><p>　　5.6.2　PCM定時(shí)器30</p><p>　　5.7 整流電路30</p><p>　　5.7.1　電動(dòng)機(jī)參數(shù)30</p&

22、gt;<p>　　5.8 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)31</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　附錄1：34</b></p><p><b>　　附錄2：35</b></p><p>　　1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)總體方案</p

23、><p>　　1.1直流調(diào)速產(chǎn)品（西門子6RA70）調(diào)查分析</p><p><b>　　1.1.1產(chǎn)品特點(diǎn)</b></p><p>　　1. 單臺(tái)裝置輸出額定電樞電流： 15A～3000A，額定勵(lì)磁電流： 3A~85A。裝置并聯(lián)后輸出額定電樞電流可達(dá)12000A。</p><p>　　2. 輸入電壓分為6 個(gè)等級(jí): 400

24、V/460V/575V/690V/830V/950V。</p><p>　　3. 強(qiáng)大的通訊能力。有SIMOLINK 高速直接的裝置-裝置通訊，還可支持PROFIBUS、CAN-BUS、DeviceNet、USS 協(xié)議等。　</p><p>　　4. 所有工藝板，通訊板及OP1S 操作面板都可與新一代的SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制交流調(diào)速產(chǎn)品通用。</p>

25、;<p>　　1.1.2主電路特點(diǎn)</p><p>　　1. 單象限工作裝置的功率部分為三相全控橋。 </p><p>　　2. 四象限工作裝置的功率部分為兩個(gè)反并聯(lián)的三相全控橋。</p><p>　　3. 勵(lì)磁回路采用三相半控橋。</p><p>　　4. 功率部分為15－1200A為絕緣式SCR模塊，＞1500A的電樞回路

26、采用平板式晶</p><p>　　閘管。散熱器是帶的。</p><p>　　5. 額定電流≤125A 自然風(fēng)冷額定電流≥210A 強(qiáng)迫風(fēng)冷。</p><p>　　1.1.3工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用</p><p>　　印刷機(jī)的主傳動(dòng)，橡膠和塑料工業(yè) ，起重機(jī)械中的移動(dòng)和提升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)，電梯和索道傳動(dòng)，在鋼鐵工業(yè)中軋機(jī)傳動(dòng)，在鋼鐵工，中剪床驅(qū)動(dòng)裝置，在

27、鋼鐵工業(yè)中橫剪，飛剪驅(qū)動(dòng)裝置拉膜，造紙，制線行業(yè)的卷取傳動(dòng)，造紙工業(yè)，水泥行業(yè)，在鋼鐵工業(yè)中橫剪，飛剪驅(qū)動(dòng)裝置，用于電機(jī)，渦輪機(jī)或減速機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，其它工業(yè)領(lǐng)域......</p><p><b>　　1.1.4特殊應(yīng)用</b></p><p>　　給直流母線供電,給大電感負(fù)載供電例如發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，起重機(jī)磁鐵,電池充電,電解應(yīng)用,給大功率PWM變頻器系統(tǒng)提供直流電壓....

28、..</p><p><b>　　圖1.系統(tǒng)控制框圖</b></p><p><b>　　圖2 </b></p><p>　　USS-通信協(xié)議是西門子公司制定的一種通信協(xié)議，也可用于非西門子系統(tǒng)，例如PC上進(jìn)行編程處理，或使用任意主站連接。傳動(dòng)裝置在運(yùn)行時(shí)作為一個(gè)主站的從站。通過使用從站編碼選取傳動(dòng)裝置?？梢酝ㄟ^USS

29、-通信協(xié)議進(jìn)行下列數(shù)據(jù)交換： </p><p>　　?用于參數(shù)讀寫的PKW(參數(shù)識(shí)別值)數(shù)據(jù)組</p><p>　　?PZD-數(shù)據(jù)組(過程數(shù)據(jù))如，控制字，給定值，狀態(tài)字，實(shí)際值。發(fā)送的數(shù)據(jù)組(實(shí)際值)通過輸入的連接器號(hào)在參數(shù)中找出，接收的數(shù)據(jù)組(給定值)以連接器號(hào)表示，在任意一個(gè)結(jié)合點(diǎn)都有效。</p><p>　　1.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)主路</p>

30、<p>　　該方案主要由給定環(huán)節(jié)、ASR、ACR、觸發(fā)器和整流裝置環(huán)節(jié)、速度檢測(cè)環(huán)節(jié)以及電流檢測(cè)環(huán)節(jié)組成。為了使轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋分別起作用，系統(tǒng)設(shè)置了電流調(diào)節(jié)器ACR和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR。電流調(diào)節(jié)器ACR和電流檢測(cè)反饋回路構(gòu)成了電流環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和轉(zhuǎn)速檢測(cè)反饋回路構(gòu)成轉(zhuǎn)速環(huán)，稱為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。因轉(zhuǎn)速換包圍電流環(huán)，故稱電流環(huán)為內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)為外環(huán)。在電路中，ASR和ACR串聯(lián)，即把ASR的輸出當(dāng)做ACR的輸入，再由A

31、CR得輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)器。為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用具有輸入輸出限幅功能的PI調(diào)節(jié)器，且轉(zhuǎn)速和電流都采用負(fù)反饋閉環(huán)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓決定了電流給定電壓的最大值，電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓。該方案的原理框圖如圖3所示。</p><p>　　圖3.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框</p><p><b

32、>　　1.3 數(shù)字處理器</b></p><p>　　隨著電力電子技術(shù)的提高，以高性能微處理器為核心的數(shù)字化變頻調(diào)速系統(tǒng)，以其調(diào)速范圍寬、效率高、動(dòng)態(tài)性能好等特點(diǎn)，越來越廣泛地應(yīng)用在交流調(diào)速領(lǐng)域。數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為高速專用的微處理器，運(yùn)算功能強(qiáng)大，數(shù)據(jù)傳輸速度快，在數(shù)字控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。常用的數(shù)字處理器有美國(guó)TI公司的高性能16位DSP–TMS320LF2407，美國(guó)TI公司的高性能數(shù)

33、字信號(hào)處理器TMS320F2812等數(shù)字處理器，本設(shè)計(jì)所選用的是DSP–TMS320LF2407，DSP–TMS320LF2407是專門為電機(jī)控制設(shè)計(jì)的，它內(nèi)部自帶了PWM輸出單元，易于編程實(shí)現(xiàn)三相空間互差120o的SPWM波形，特別適合三相電機(jī)的高性能控制。它處理速度很快，并且片內(nèi)集成了豐富的外設(shè)，極大地減少了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的元器件數(shù)量，提高了系統(tǒng)的控制精度。</p><p>　　2.直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)<

34、/p><p>　　2.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成與原理</p><p>　　圖4. 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理圖</p><p>　　電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)階段,電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速(電壓)低于給定值,速度調(diào)節(jié)器的輸入端存在一個(gè)偏差信號(hào),經(jīng)放大后輸出的電壓保持為限幅值,速度調(diào)節(jié)器工作在開環(huán)狀態(tài),速度調(diào)節(jié)器的輸出電壓作為電流給定值送入電流調(diào)節(jié)器, 此時(shí)則以最大電流給定值使電流調(diào)節(jié)器輸出移

35、相信號(hào),直流電壓迅速上升,電流也隨即增大直到等于最大給定值, 電動(dòng)機(jī)以最大電流恒流加速啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的最大電流(堵轉(zhuǎn)電流)可以通過整定速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值來改變。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到給定轉(zhuǎn)速后, 速度調(diào)節(jié)器輸入端的偏差信號(hào)減小到近于零,速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器退出飽和狀態(tài),閉環(huán)調(diào)節(jié)開始起作用。對(duì)負(fù)載引起的轉(zhuǎn)速波動(dòng),速度調(diào)節(jié)器輸入端產(chǎn)生的偏差信號(hào)將隨時(shí)通過速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器來修正觸發(fā)器的移相電壓,使整流橋輸出的直流電壓相應(yīng)變化,從而校正和

36、補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差。另外電流調(diào)節(jié)器的小時(shí)間常數(shù), 還能夠?qū)σ螂娋W(wǎng)波動(dòng)引起的電動(dòng)機(jī)電樞電流的變化進(jìn)行快速調(diào)節(jié),可以在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速還未來得及發(fā)生改變時(shí),迅速使電流恢復(fù)到原來值,從而使速度更好地穩(wěn)定于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。</p><p>　　2.2可控整流變壓器的選擇及計(jì)算</p><p>　　作為整流裝置電源用的變壓器稱為整流變壓器。</p><p>　　一般的變壓器有整流

37、跟變壓兩項(xiàng)功能,其中整流是把交流變直流。整流的過程中,采用三相橋式全控整流電路。</p><p>　　三相橋式全控整流電路原理圖如下：</p><p>　　圖5.三相橋式全控整流電路原理圖</p><p>　　可控整流的原理：當(dāng)晶閘管的陽(yáng)極和陰極之間承正向電壓并且門極加觸發(fā)信號(hào)晶閘管導(dǎo)通，并且去掉門極的觸發(fā)信號(hào)晶閘管依然維持導(dǎo)通。當(dāng)晶閘管的陽(yáng)極和陰極之間承受反向電壓

38、并且門極不管加不加觸發(fā)信號(hào)晶閘管關(guān)斷。</p><p>　　可控整流變壓器的參數(shù)計(jì)算：</p><p>　　選擇一臺(tái)主變壓器計(jì)算如下：</p><p>　　一次繞組為0.22KV 二次繞組為0.232KV</p><p>　　由直流發(fā)電機(jī)額定數(shù)據(jù)得：PN=18KW</p><p>　　P30=PN=18KW</p

39、><p>　　查附錄表1得實(shí)驗(yàn)室小型電熱設(shè)備的cosφ=1.0 tanφ=0</p><p>　　Q30= P30×tanφ=18×0=0KV*A</p><p>　　S30= P30×cosφ=18×1.0=18 KV*A</p><p>　　只裝一臺(tái)主變壓器應(yīng)全部滿足用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S30的需要：&

40、lt;/p><p>　　即 ST≈SNT≥S30</p><p>　　選擇SNT=20 KV*A</p><p>　　所以所選變壓器的型號(hào)為：S9-20/0.38 型。</p><p>　　2.3晶閘管器件的選擇與計(jì)算</p><p>　　2.3.1晶閘管選擇及計(jì)算</p><p>　　晶閘管導(dǎo)通的

41、條件：受正向陽(yáng)極電壓，同時(shí)受正向門極電壓，一旦導(dǎo)通后，門極信號(hào)去掉后晶閘管仍導(dǎo)通。晶閘管維持導(dǎo)通的條件：繼續(xù)受正向陽(yáng)極電壓，同時(shí)流過晶閘管的電流大于它的維持電流。晶閘管關(guān)斷條件：必須去掉陽(yáng)極所加的正向電壓，或者給陽(yáng)極施加一反電壓，或者設(shè)法使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。</p><p>　　晶閘管參數(shù)計(jì)算如下： </p><p>　　Ud=Cen+IdR=0.2095

42、5;1000+94×0.45=248.2V</p><p>　　U2=Ud/2.34=248.2/2.34=106.07V</p><p>　　Id0=Udo/R=305.53/52.3=551.5A</p><p>　　Ivt=Id0/3-1/2=183.3A</p><p>　　Ivt(AV)=Ivt/1.57=116.7A&l

43、t;/p><p>　　URM=61/2U2=617.4V</p><p>　　∴可選用的晶閘管為：KP 5-8 型</p><p>　　2.3.2晶閘管的保護(hù)：</p><p>　　晶閘管的保護(hù)電路，大致可以分為兩種情況：一種是在適當(dāng)?shù)牡胤桨惭b保護(hù)器件，例如，R-C阻容吸收回路、限流電感、快速熔斷器、壓敏電阻或硒堆等。再一種則是采用電子保護(hù)電路

44、，檢測(cè)設(shè)備的輸出電壓或輸入電流，當(dāng)輸出電壓或輸入電流超過允許值時(shí)，借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋短時(shí)內(nèi)工作于有源逆變工作狀態(tài)，從而抑制過電壓或過電流的數(shù)值。 （1）晶閘管的過流保護(hù) </p><p>　　晶閘管設(shè)備產(chǎn)生過電流的原因可以分為兩類:一類是由于整流電路內(nèi)部原因；另一類則是整流橋負(fù)載外電路發(fā)生短路而引起的過電流，另外，如整流變壓器中心點(diǎn)接地，當(dāng)逆變負(fù)載回路接觸大地時(shí)，也會(huì)發(fā)生整流橋相對(duì)地短路。 1.對(duì)于

45、第一類過流，即整流橋內(nèi)部原因引起的過流，以及逆變器負(fù)載回路接地時(shí)，可以采用第一種保護(hù)措施，最常見的就是接入快速熔短器的方式。</p><p>　　2、對(duì)于第二類過流，即整流橋負(fù)載外電路發(fā)生短路而引起的過電流，則應(yīng)當(dāng)采用電子電路進(jìn)行保護(hù)。 </p><p>　?。?）晶閘管的過壓保護(hù) 晶閘管設(shè)備在運(yùn)行過程中，會(huì)受到由交流供電電網(wǎng)進(jìn)入的操作過電壓和雷擊過電壓的侵襲。同時(shí)，設(shè)備自身運(yùn)行

46、中以及非正常運(yùn)行中也有過電壓出現(xiàn)。 1.過電壓保護(hù)的第一種方法是并接R-C阻容吸收回路，以及用壓敏電阻或硒堆等非線性元件加以抑制。2.過電壓保護(hù)的第二種方法是采用電子電路進(jìn)行保護(hù)。</p><p>　　2.4觸發(fā)電路選擇與校驗(yàn)</p><p>　　觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)中，晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求：（1）觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，三相全控橋式電路應(yīng)采用寬于60°

47、;或采用相隔60°的雙窄脈沖。（2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對(duì)戶外寒冷場(chǎng)合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā)電流3～5倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達(dá)1～2A∕us。（3）所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在門極的伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。4）應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。理想的觸發(fā)脈沖電流波形和觸發(fā)電路如圖：</p><p>　　圖6.觸發(fā)電流

48、波形 圖7.觸發(fā)電路</p><p><b>　　2.5驅(qū)動(dòng)電路原理</b></p><p>　　晶閘管整流電路是通過控制觸發(fā)角的大小，即控制觸發(fā)脈沖的起始相位來控制輸出電壓的大小。為保證整流電路的正常工作，應(yīng)確保觸發(fā)角的大小在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。</p><p>　　為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程，

49、在本設(shè)計(jì)中采用集成觸發(fā)器TC787作為晶閘管觸發(fā)電路主要元器件。</p><p>　　TC787具有功耗小、功能強(qiáng)、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬、外接元件少等優(yōu)點(diǎn)，而且裝調(diào)簡(jiǎn)便，使用可靠。只需一片芯片即可完成三相橋式晶閘管驅(qū)動(dòng)工作。驅(qū)動(dòng)控制原理圖如圖8所示。</p><p>　　圖8.驅(qū)動(dòng)控制原理圖</p><p>　　2.6反饋和保護(hù)電路</p>

50、;<p>　　電流反饋與過流保護(hù)電路的主要功能是檢測(cè)主電源輸出的電流超過某一設(shè)定值時(shí)發(fā)出過流信號(hào)切斷控制屁輸出主電源。</p><p>　　電流反饋與過流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)思想是利用電流互感器從電機(jī)主電路中獲取主電路中電流的參數(shù)并反饋到電流調(diào)節(jié)電路當(dāng)中，使電路擁有電流反饋和過流保護(hù)的作用。電流反饋與過流保護(hù)電路如圖所示</p><p>　　圖9.電流反饋與過流保護(hù)電路</p

51、><p>　　RP7的滑動(dòng)抽頭端輸出作為電流反饋信號(hào)，從If端輸出到電流調(diào)節(jié)器，反饋系數(shù)從RP7中進(jìn)行調(diào)節(jié)。而過流動(dòng)作電流的大小設(shè)定由RP8的滑動(dòng)觸頭位置決定。該電路當(dāng)中設(shè)有過流復(fù)位電流，當(dāng)系統(tǒng)過流后能手動(dòng)進(jìn)行復(fù)位或讓系統(tǒng)通過一段時(shí)間后自動(dòng)復(fù)位，當(dāng)系統(tǒng)過流后能啟動(dòng)報(bào)警裝置，進(jìn)行報(bào)警系統(tǒng)調(diào)試。</p><p>　　3 直流調(diào)速系統(tǒng)的控制理論</p><p>　　雙閉環(huán)直流

52、調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖10所示。圖中和分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。</p><p>　　圖10.雙閉環(huán)直流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　3.1電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1確定時(shí)間常數(shù) </p><p>　　1.整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts。</p><p>　　按表1-2，三相

53、橋式電路的平均失控時(shí)間Ts=0.0017s。</p><p>　　2.電流濾波時(shí)間常數(shù) Toi。三相橋式電路每個(gè)波頭的時(shí)間是3.3ms,為了基本濾平波頭，應(yīng)有（1~2）Toi=3.33ms,因此取Toi=2ms=0.002s。</p><p>　　3.電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之T∑i近似處理，取T∑i =Ts+Toi=0.0037s。</p><p>　　4.電樞回路電磁時(shí)

54、間常數(shù)Tl</p><p>　　Tl＝L/R＝0.0297s</p><p>　　5）電力拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)Tm由實(shí)驗(yàn)測(cè)得</p><p><b>　　Tm=0.427s</b></p><p>　　3.1.2選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求σ≤5％，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型

55、I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為W(s)=Ki(τiS+1)/τiS。</p><p>　　檢查對(duì)電源電壓的抗干擾性能：</p><p>　　Tl /T∑I =0.0297s/0.0037s=8.02,參照書中表2-3的典型型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能，各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的。</p><p>　　3.1.3計(jì)算電流

56、調(diào)節(jié)器參數(shù)</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：τi=Tl=0.0297s。</p><p>　　電流環(huán)開環(huán)增益：要求σi≤5％時(shí),查表得KIT∑i=0.5,因此</p><p>　　KI=0.5/0.0037s=135.1s-1</p><p>　　于是，ACR的比例系數(shù)為 </p><p>　　Ki=KIτ

57、iR/Ksβ=135.1×0.0297×0.45/122.5×6.06＝0.143</p><p>　　3.1.4校驗(yàn)近似條件</p><p>　　電流環(huán)截止頻率：Wci=KI=135.1s-1</p><p>　　晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)近似條件</p><p>　　1/3Ts=1/3×0.0017s=

58、191.6s-1＞W(wǎng)ci</p><p><b>　　滿足近似條件。</b></p><p>　　2）忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件</p><p>　　3√1/TmTl=3√1/0.427s×0.0297s＝26.63s-1＜Wci</p><p><b>　　滿足近似條件。</b&g

59、t;</p><p>　　電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件</p><p>　　1/3√1/TsToi=1/3×√1/0.0017×0.002=180.8s-1＞W(wǎng)ci</p><p><b>　　滿足近似條件。</b></p><p>　　3.1.5計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容</p><p

60、>　　所用運(yùn)算放大器取R0=40kΩ，各電阻和電容值為</p><p>　　Ri=KiR0=0.143×40＝5.72KΩ</p><p>　　Ci=τi/Ri=0.0297/0.45=66μF</p><p>　　Coi=4Toi/R0=4×0.002/40=0.2μF</p><p><b>　　圖11

61、</b></p><p>　　3.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1確定時(shí)間常數(shù)</p><p>　　1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/KI</p><p>　　已知KIT∑i=0.5，則</p><p>　　1/KI＝2T∑i＝2×0.0037s＝0.0074s</p>&l

62、t;p>　　2）轉(zhuǎn)速時(shí)間常數(shù)Ton。根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波情況，取Ton=0.01s</p><p>　　3）轉(zhuǎn)速小時(shí)間常數(shù) T∑n。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取</p><p>　　T∑n＝1/KI＋Ton＝0.0174s</p><p>　　3.2.2選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)</p><p>　　由于設(shè)計(jì)要求無靜差,故選用PI型電流調(diào)節(jié)器，其

63、傳遞函數(shù)為</p><p>　　W(s)=Ki(τiS+1)/τiS。</p><p>　　3.2.3計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)</p><p>　　按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為</p><p>　　τn=hT∑n=5×0.0174s=0.087s</p><p><b>

64、;　　轉(zhuǎn)速開環(huán)增益</b></p><p>　　KN=(h+1)/2h2T∑n2=6/2×52×0.0174=396.4s-2</p><p><b>　　ASR的比例系數(shù)為</b></p><p>　　Kn=(h+1)βCeTm/2hαRT∑n=6×6.06×0.155×0.04

65、/ 2×5×0.00625</p><p>　　×52.3× 0.0174=3.96</p><p>　　3.2.4檢驗(yàn)近似條件</p><p><b>　　轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為</b></p><p>　　Wcn=KN/W1=KNτn=396.4×0.087=34.5s-1

66、</p><p>　　1)電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為</p><p>　　（√KI /T∑i）/3＝（√135.1 /0.0037）/3=63.7s-1＞W(wǎng)cn</p><p>　　2）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為</p><p>　?。ā蘇I /Ton）/3=（√135.1 /0.01）/3=38.7s-1＞W(wǎng)cn</p>&

67、lt;p>　　3.2.5計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容</p><p>　　取R0=40kΩ，各電阻和電容值為</p><p>　　Rn=KnR0=3.96×40=158.4kΩ</p><p>　　Cn=τn/Rn=0.087 / 158.4×103=5.49×10-3F</p><p>　　Con=4Ton/R0

68、=4×0.01/40×103=1μF</p><p>　　3.2.6校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量</p><p>　　σn=2(△Cmax / Cb)(λ-Z)(△nN/n*)(T∑n / Tm)=2×81.2%×(1.5-0.5)×</p><p>　　(0.8×52.3/0.155/1600)×0.0174

69、/0.04=11.92%<15%</p><p><b>　　能滿足設(shè)計(jì)要求。 </b></p><p>　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器具有將輸入的給定信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行加,減,比例,積分,違反等一些運(yùn)算的功能,使其輸出量能根據(jù)輸入的信號(hào)按照某種預(yù)定的規(guī)律變化。上圖為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電路圖。</p><p><b>　　圖12</b>&l

70、t;/p><p>　　4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真</p><p>　　圖13.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理圖</p><p>　　圖14.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型</p><p>　　對(duì)雙閉環(huán)可逆PWM直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。從鍵盤給系統(tǒng)輸入給定的轉(zhuǎn)速值, 通過系統(tǒng)調(diào)節(jié)和控制, 對(duì)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量, 將實(shí)際測(cè)得的轉(zhuǎn)速顯示在LED顯示器上

71、。穩(wěn)態(tài)時(shí), 比較給定值和實(shí)測(cè)值, 結(jié)果如表5-1所示。</p><p>　　表5-1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表</p><p>　　利用MATLAB軟件得仿真結(jié)果如圖15所示</p><p>　　圖15.雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)仿真結(jié)果</p><p>　　5 數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1系統(tǒng)硬件

72、結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本系統(tǒng)所要設(shè)計(jì)的是單片機(jī)控制的直流調(diào)速，同時(shí)還具有液晶顯示和人機(jī)接口功能。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、計(jì)算處理、功率驅(qū)動(dòng)、觸發(fā)整流、鍵盤、LCD顯示以及單片機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)等組成，如圖1所示。</p><p>　　5.2　單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　5.2.1　鍵盤電路</p><p>　　在一般的

73、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，為了控制其運(yùn)行狀態(tài)，需要向系統(tǒng)輸入一些命令或數(shù)據(jù)，因此本系統(tǒng)中設(shè)有鍵盤。這些功能鍵或組合控制鍵都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。如圖2所示,本系統(tǒng)采用的是獨(dú)立式按鍵。具體的功能如下：S3為確定鍵；當(dāng)速度給定值輸入后，按下S3表示確認(rèn)；S4為速度位數(shù)切換鍵；S5和S6分別是加減鍵；數(shù)字在0到9內(nèi)變化，每按一次增加或減少1；S7為顯示當(dāng)前速度值；S8為電機(jī)停車鍵。</p><p>　　5.3　

74、液晶顯示電路</p><p>　　顯示器主要用來顯示速度給定值和當(dāng)前速度反饋值，該顯示器具體使用芯片1602。因?yàn)橐@示英語(yǔ)字母、數(shù)字和特殊符號(hào)時(shí)，采用LCD顯示是一種簡(jiǎn)便節(jié)電的手段。LCD由LCD顯示器，LCD驅(qū)動(dòng)器和LCD控制器組成。圖3為點(diǎn)陣式液晶顯示器1602與單片機(jī)2413的接口圖。其中RS是寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。R/W為讀寫選擇，高電平為讀操作，低電平為寫操作。當(dāng)

75、RS和R/W同為低電平時(shí)可以寫入指令或顯示地址，當(dāng)RS為高電平，R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。E為使能信號(hào)，當(dāng)E端由高電平跳變低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行相應(yīng)命令。DB0至DB7為數(shù)據(jù)總線，分別和2413的IOC[10:15]引腳相連。</p><p>　　5.4　速度檢測(cè)電路</p><p>　　轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法很多，由于轉(zhuǎn)速是以單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)速來衡量的，因此采用霍爾元件測(cè)量轉(zhuǎn)速是較為常用的一種

76、測(cè)量方法?；魻柶骷怯砂雽?dǎo)體材料制成的一種薄片，設(shè)其長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為b、厚度為d。若在垂直于薄片平面方向(即沿厚度d的方向)施加外磁場(chǎng)，在沿長(zhǎng)L為的方向的兩個(gè)端面加以外電場(chǎng)，則其內(nèi)部會(huì)有一定的電流經(jīng)過。由于電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，所以將受到一個(gè)洛侖磁力，其大小為：F1=qvB式中F1 為洛侖茲力；q 為載流子電荷；v 為載流子運(yùn)動(dòng)速度；B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度。</p><p>　　由于受洛侖茲力，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡將發(fā)生偏移，在霍爾

77、元器件薄片的兩個(gè)側(cè)面分別產(chǎn)生電子積聚或電核過剩，形成霍爾電場(chǎng)。在霍爾元器件兩個(gè)側(cè)面間形成的電位差稱為霍爾電壓，其大小為：UH=RHIB/d式中RH為霍爾常數(shù)；I 為控制電流。當(dāng)電磁感應(yīng)強(qiáng)度反向時(shí)，霍爾電動(dòng)勢(shì)也反向。若控制電流保持不變，則霍爾感應(yīng)電壓將隨外界磁場(chǎng)強(qiáng)度而變化。根據(jù)這一原理，可以將一塊永久磁鋼固定在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)盤的邊沿，轉(zhuǎn)盤隨被測(cè)軸旋轉(zhuǎn),磁鋼也將跟著同步旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)盤附近安裝一個(gè)霍爾元件，轉(zhuǎn)盤隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾元件受到磁鋼所產(chǎn)生

78、的磁場(chǎng)影響，故可輸出脈沖信號(hào)，其頻率和轉(zhuǎn)速成正比。測(cè)出霍爾元件輸出脈沖的周期或頻率即可計(jì)算出轉(zhuǎn)速。</p><p>　　5.5　A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　SPMC75X 系列微控制器內(nèi)嵌一個(gè)100Ksps 轉(zhuǎn)換速率的高性能10 位通用ADC 模塊，采用SAR（逐次逼近）結(jié)構(gòu)。它與IOA[7:0]復(fù)用引腳作為輸入通道，最多能提供8 路模擬輸入能力。同時(shí)，ADC 模塊有多種工作模式可

79、選，它的轉(zhuǎn)換觸發(fā)信號(hào)可以是軟件產(chǎn)生也可以通過來自外部（IOA15）、PDC 位置偵測(cè)、MCP 等定時(shí)器的信號(hào)。利用此ADC 模塊，可以同電機(jī)驅(qū)動(dòng)定時(shí)器聯(lián)合動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)過程中電參量的同步測(cè)量，滿足電機(jī)驅(qū)動(dòng)的需要。此外，ADC 模塊也可以實(shí)現(xiàn)一些普通的模擬測(cè)量動(dòng)作，如電壓測(cè)量、溫度信號(hào)測(cè)量、低頻信號(hào)的采集等</p><p>　　。SPMC75X 系列微控制器內(nèi)嵌的ADC模塊共有4 個(gè)控</p>&

80、lt;p>　　制寄存器。通過這4 個(gè)控制寄存器可以完成ADC 模塊所有功能的控制。</p><p>　　5.6　PWM波形的產(chǎn)生</p><p>　　5.6.1　PDC定時(shí)器</p><p>　　SPMC75X 系列微控制器提供了兩個(gè)PDC(Phase Detection Control)定時(shí)器，PDC 定時(shí)器0 和PDC 定時(shí)器1，用于捕獲功能和產(chǎn)生PWM

81、 波形輸出，同時(shí)具有偵測(cè)無刷直流電機(jī)位置改變的特性。PDC定時(shí)器能夠處理總計(jì)6路(每個(gè)定時(shí)器3路)捕獲或霍爾信號(hào)輸入。PDC 定時(shí)器非常適用于機(jī)械速度的計(jì)算。</p><p>　　5.6.2　PCM定時(shí)器</p><p>　　SPMC75X 系列微控制器提供了兩個(gè)MCP(Motor Con-trol PWM)定時(shí)器，定時(shí)器3 和定時(shí)器4。MCP 定時(shí)器有兩套獨(dú)立的三相六路PWM 波形輸出。

82、MCP 定時(shí)器3 與PDC 定時(shí)器0 聯(lián)合，MCP定時(shí)器4 與PDC 定時(shí)器1 聯(lián)合能完成直流電機(jī)和交流感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用中的速度反饋環(huán)控制。MCP模塊有總計(jì)12 路定時(shí)器輸出用作電機(jī)控制操作。</p><p>　　以MCP3定時(shí)器為例，霍爾位置傳感器產(chǎn)生的信號(hào)傳入IOB[8：10],通過程序處理后，由IOB[0：5]產(chǎn)生三相六路PWM波控制全控器件的導(dǎo)通。</p><p><b>　

83、　5.7 整流電路</b></p><p>　　整流電路采用6個(gè)電力MOSFET管、平波電抗器組成。電力MOSFET管是用柵極電壓來控制漏極電流，因此它的第一顯著特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小。其第二個(gè)顯著特點(diǎn)是開關(guān)速度快，工作頻率高。</p><p>　　5.7.1　電動(dòng)機(jī)參數(shù)</p><p>　　電動(dòng)機(jī)為一臺(tái)容量為185W的直流電動(dòng)機(jī)，其主要技

84、術(shù)參數(shù)如下：</p><p><b>　　Pn=185W，</b></p><p><b>　　Un=220V，I</b></p><p><b>　　n=1.2A，</b></p><p>　　n=1600r/min，</p><p>　　Ufn =2

85、20V，</p><p>　　Ifn ≤0.13A。</p><p>　　5.7.2　平波電抗器的計(jì)算</p><p>　　為了保證穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電流波形的連續(xù)，在電樞回路中設(shè)置了平波電抗器。電動(dòng)機(jī)電樞電感：</p><p>　　LD=KDUN2pnN</p><p>　　In=10×2202×3

86、15;1600×1.2</p><p>　　mH=190.97mH</p><p>　　式中p——電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)；KD——計(jì)算系數(shù)。對(duì)一般無補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)KD 取8～12，這里取KD ＝10。平波電抗器的電感量一般按低速輕載時(shí)保證電流連續(xù)的條件來選擇。通常首先利用最小電流Idmin 計(jì)算所需的總電感</p><p>　　量，減去電樞電感，即得平波電抗器應(yīng)有的電

87、感量。對(duì)于三相橋式Lm=0.693U 2Idmin一般取Idmin 為電動(dòng)機(jī)額定電流的5%～10%，故平波電抗器電感量：</p><p>　　L=Lm=LD=776.89-190.27mH=586.62mH</p><p>　　單片機(jī)2413的引腳IOB[0：5]通過光電隔離裝置與整流電路6個(gè)電力MOSFET管的柵極相連。整流電路：</p><p>　　5.8　系統(tǒng)

88、軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)軟件由C語(yǔ)言編寫而成，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要由采集模塊、鍵盤模塊、計(jì)算處理模塊、顯示模塊、PWM輸出模塊組成。在編寫程序時(shí)用到了很多的單片機(jī)指令，通過結(jié)合設(shè)置相關(guān)的寄存器、定時(shí)器和串行口等，完成程序的編寫。主程序在系統(tǒng)初始化（初始化時(shí)鐘、中斷、變量等）之后，等待按鍵輸入。當(dāng)有鍵按下后，調(diào)用對(duì)應(yīng)的子程序，完成特定的功能。其流程如圖6所示。</p><p>

89、;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 阮毅，陳維鈞. 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng). 清華大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[2] 陳伯時(shí). 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)（第2版）. 機(jī)械工業(yè)出版，1991</p><p>　　[3] 陳伯時(shí). 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)（講座）.冶金自動(dòng)化.1983（1）.</p>

90、<p>　　[4]陳伯時(shí)，《電力拖動(dòng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2001。</p><p>　　[5]王兆安，黃俊.電力電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[6]李友善.自動(dòng)控制原理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981</p><p>　　[7]陳治明.電力電子器件.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992</p><