以msp430单片机为核心的同步发电机稳定性控制实验装置的研究.pdf

2Q堕坠Q：!! ScienceandTechnOIogyInnOvationHeraId I T技术 SP43 以M 0单片机为核心的同步发电机稳定性 控制实验装置的研究 王孝 31001 (中国计量学院机电工程系．浙江杭州 8) 摘要：本系统用j流电动机模拟同步发电机的汽门，以MsP430F¨9单片机作为控翻核心，用软件端程实现PlD控钢器对直流电动机转 速的控制，保证当同步发电机负栽发生改变时_输出电压．频率保持不变。 关键词：汽门控制实验 单片机 同步发电机 中图分类号：TP368．1 文献标识码：A 文章编号：1673一0534(2007)04(c)一0033一02 衡量电能质量的两个重要指标是电压 能控制同步发电机的频率。 波，稳压电源组成。AC220V电压经变压 1 和频率，保证电压和频率合乎标准是系统 本装置的控制核心是MSP430F49单 器变压、整流、滤波和稳压后，形成DCl5V 运行调整的一项基本任务。本装置用与同 片机，它集成了A／D采样模块、PwM波发 步发电机同轴的直流电动机作为模拟汽 生模块。用C语言编写的控制器程序写入 提供芯片的工作电压(光耦4N25的工作电 C 门，这样，直流电动机的转速就直接反映同 存储器，给定和反馈信号从相应的管脚输 源)。D22V电源用于励磁控制实验中为 步发电机的输出频率。因此，保证直流电 入，控制器根据这两个信号输出控制鼍。 同步发电机励磁线圈提供电压。当控制器 w 2O 动机的转速恒定也就保持了发电机输出电 控制量通过一定的运算转化为P M波的 用于气门控制时所需的2 V直流电压由 压频率的恒定。为了在本科教学中加深学 占空比并通过PwM输出模块输出3．3V的外部电源直接提供。 生对单片机．反馈控制以及同步发电机的 控制信号。获得的PWM控制信号经过放 具体实现方法是220V交流电源通过变 工作原理，研制了这套同步发电机稳定控 大整形，输入到光耦4N25，进行强弱电隔 压器分别降压成交流l5V和交流22V，再 wO 制实验装置。 离，一方面保证控制回路的安全，另一方面 将这个交流通过集成整流器2 8输出脉 MSP430F149是MSP430系列中一个功消除主电路对控制电路的干扰。经隔离的 动的直流。为了滤除藕和的高频干扰同时 能很强的单片机，内部采用冯．诺依曼体 PwM波控制大功率N沟道场效应管 起到平波的作用，2w08输出端接4．7uF的 系，RISC指令结构，运算器宽度16位。片IRFP450的门极，从而对主电路直流电压进电解电容。为了得到恒压电源，最后的输 内集成了60KB的FLASH程序存储器，行斩波，驱动负载；主电路中还设有相应的 出级接集成线性稳压器，以便在负载改变 2KB的SRAM数据存储器，多个16位定时过流保护、稳压以及负载续流电路，保证 时输出恒定直流。 捕获／比较器，2个串行口，12位模数转换 装置的安全、稳定运行。其基本结构如图 1．2光耦隔离 器，JTAG程序下载线调试接口，看门狗定l所示。 光耦的作用是将电路的弱电与强电隔 时器等。采用64引脚封装，48个I／O多功 当外部负荷变化等原因引起同步发电 离，减小了主电路对控制信号的干扰，确保 l口和P 能引出线，其中的P 2口具有位中 机的端电压频率发生变化时，转速也相应会 人身及设备的安全，改善控制效果。光耦 断功