基于微控制器的V-M直流调速系统.docVIP

1绪 论 1 2控制系统的设计 2 2.1.主电路方案的确定 2 2.2.控制电路方案的确定 4 2.2.1.电流测量电路的设计 6 2.2.2.速度测量电路的设计 6 2.2.3.电机驱动电路的设计 7 3相关参数的确定 7 3.1.主电路参数的确定 7 3.1.1.整流元件晶闸管的选型 7 3.1.2.电抗器的参数确定 8 3.2.控制电路的参数确定 10 3.2.1.电流调节器的参数确定 10 3.2.2.转速调节器的参数确定 12 4硬件及软件设计 14 4.1.硬件系统设计 14 4.2.软件系统设计 14 4.2. 1.系统程序框图设计 14 4.2. 2.转速测量程序设计 15 5设计总结 17 6参考文献 18 1绪 论 51单片机是一款八位单片机,的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评介绍的是如何用单片机来直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。晶闸管问世后，生产出成套的晶闸管整流装置，组成晶闸管—电动机调速系统（简称V-M系统）采用速度、电流双闭环直流调速系统可以充分利用电动机的过载能力获得最快的动态过程旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性转速环控制电动机的转速电流环控制输出电流自动限制最大电能有效抑制电网电压波动的影响双闭环控制提高了系统的阻尼比因而具有更好的控制特性。V-M系统。 图1.1是V-M系统的简单原理图。图中V是晶闸管变流装置，可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，以改变整流电压Ud，从而实现平滑调速。由于V-M系统具有调速范围大、精度高、动态性能好、效率高、易控制等优点，且已比较成熟，因此已在世界各主要工业国得到普遍应用。 图1.1 晶闸管-电动机直流调速系统（V-M系统） 2控制系统的设计 2.1.主电路方案的确定 对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主，根据晶闸管的特性，可以通过调节控制角α大小来调节电压。当整流负载容量较大或直流电压脉动较小时应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源供电。三相整流电路中又分三相半波和全控桥整流电路，因为三相半波整流电路在其变压器的二次侧含有直流分量，故本设计采用了三相全控桥整流电路（V-M系统）来供电，该电路是目前应用广泛的整流电路，输出电压波动小，适合直流电动机的负载，并且该电路组成的调速装置调节范围广，能实现电动机连续、平滑地转速调节、电动机不可逆运行等技术要求。 它通过调节处罚装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压，从而实现平滑调速。与旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都很大提高，而且在技术性能上也显现出较大的优越性。其原理图如图2-1所示。 图2-1主电路原理图 三相全控制整流电路由晶闸管VT1、VT3、VT5接成共阴极组，晶闸管VT4、VT6、VT2接成共阳极组，在电路控制下，只有接在电路共阴极组中电位为最高又同时输入触发脉冲的晶闸管，以及接在电路共阳极组中电位最低而同时输入触发脉冲的晶闸管，同时导通时，才构成完整的整流电路。 驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，它将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。本设计使用的是晶闸管，即半控型器件。驱动电路对半控型只需要提供开通控制信号，对于晶闸管的驱动电路叫作触发电路。 晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在必要的时刻由阻断转为导通。晶闸管触发电路往往包括触发时刻进行控制相位控制电路、触发脉冲的放大和输出环节。触发脉冲的放大和输出环节中，晶闸管触发电路应满足下列要求： （1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，三相全控桥式电路应采用脉冲宽度宽于60°或采用相隔60°的双窄脉冲。 （2）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流3～5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达1～2A∕us。 （3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极的伏安特性的可靠触发区域之内。 （4）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。 理想的触发脉冲电流波形如图2-2。 图2-2 理想的晶闸管触发脉冲电流波形 -----脉冲前沿上升时间（） ----强脉冲宽度 ---强脉冲幅值（） ---脉冲宽度 --脉冲平顶幅值（） 本设计中三相全控桥整流电路有六个晶闸管，触发顺序依次为：VT1—VT2—VT3—VT