Konstrukcja bezstopniowego regulatora prędkości silnika prądu stałego z wykorzystaniem mikrokomputera pic single chip
W nowoczesnej produkcji przemysłowej głównym motorem napędowym jest silnik elektryczny. Obecnie układ napędowy KZ-D, który dostarcza tyrystorowe (tj. Sterowane krzemem) urządzenie do silnika elektrycznego, jest szeroko stosowany w układzie napędu silnika prądu stałego, zastępując nieporęczny silnik elektryczny. System FD, wraz z zaawansowanym rozwojem technologii elektronicznej, doprowadził do stopniowego przejścia sterowania prędkością silnika DC z analogowego na cyfrowy, szczególnie w przypadku zastosowania technologii z jednym chipem, która doprowadziła technologię kontroli prędkości silnika prądu stałego do nowego etap, inteligentny I wysoka niezawodność stała się jego trendem rozwojowym. System kontroli prędkości przyjmuje jednoukładowy mikroprocesor PIC16F874 jako centralny procesor, który w pełni wykorzystuje charakterystykę pojedynczego układu scalonego PIC16F874, porównania i analogowego / cyfrowego modułu konwersji jako obwodu wyzwalającego. Jego zalety to: prosta budowa, synchronizacja z głównym obwodem, płynne przesunięcie fazowe i wystarczający zakres przesunięcia fazowego i regulacja kąta regulacji do 10 000 kroków, umożliwia płynną regulację silnika. Czoło impulsu jest strome i ma wystarczającą amplitudę, można ustawić szerokość impulsu, stabilność i wydajność przeciwzakłóceniową są dobre.
1 zasada prędkości silnika DC
W silnikach prądu stałego średniej i małej mocy rezystancja pętli twornika jest bardzo mała, a termin IaRa w równaniu (4) można pominąć. Można zauważyć, że prędkość silnika DC zmienia się po zmianie napięcia twornika.
2 zasada działania systemu
System składa się głównie z głównego przełącznika sterującego, obwodu wzbudzenia silnika, obwodu sterowania prędkością tyrystora (w tym obwodu pomiaru prędkości), obwodu prostowniczego i filtrującego, reaktora wygładzającego i obwodu rozładowczego oraz obwodu hamowania poboru mocy. System jest sterowany przez zamknięty regulator PI. Po zamknięciu głównego przełącznika sterującego, jednofazowa moc prądu przemiennego jest sterowana przez obwód sterowania prędkością tyrystora, a po rektyfikacji mostka, filtrowaniu i wygładzaniu reaktora uzyskuje się mały impuls, ciągły prąd stały, który jest dostarczany do silnika , a jednocześnie moc prądu przemiennego przechodzi przez obwód wzbudzenia. Po rektyfikacji silnik jest podekscytowany i zaczyna działać. Wyreguluj potencjometr prędkości obrotowej RP1 w obwodzie wyzwalającym, tak aby przy spadku napięcia wejściowego AN1 kąt sterujący wyjścia mikrokomputera jednoukładowego PIC16F874 również odpowiednio się zmniejszył, kąt przewodzenia tyrystora wzrósł, napięcie wyjściowe obwód główny wzrasta, a prędkość silnika wzrasta. W tym samym czasie wzrasta również napięcie wyjściowe obwodu pomiaru prędkości. Po zadziałaniu regulatora PI silnik pracuje stabilnie w ustalonym zakresie prędkości.
3 część systemu projektowania obwodu
3.1 projekt głównego obwodu
Parametry każdego komponentu w obwodzie głównym pokazano na rysunku 1:
Naciśnij przycisk startowy SB1, cewka KM stycznika jest pod napięciem, normalnie otwarty styk KM jest zamknięty, normalnie zamknięty styk jest otwarty, przycisk start jest samoblokujący, a obwód główny jest włączony. Tyrystorowy obwód sterujący prędkością steruje wyjściem prądu przemiennego poprzez zmianę kąta sterowania triaka, a następnie poprzez prostowanie mostka i filtrowanie otrzymuje się DC. W tym samym czasie silnik jest prostowany przez obwód wzbudzenia w celu uzyskania wzbudzenia i rozpoczęcia pracy.
Nacisnąć przycisk STOP SB2, cewka KM stycznika jest odłączona od napięcia, otwarty styk KM otwiera się, styk normalnie zamknięty zamyka się, samozamykanie jest zwalniane, obwód główny nie jest zasilany, a silnik przestaje działać.
Aby ograniczyć tętnienie prądu stałego, do obwodu podłączony jest reaktor wygładzający, a rezystor zapewnia pętlę wylotową dla reaktora wygładzania, gdy nagle obwód główny zostaje wyłączony.
Aby przyspieszyć hamowanie i zatrzymywanie, urządzenie wykorzystuje energochłonne hamowanie, a rezystor R4 i normalnie zamknięty stycznik obwodu głównego stanowią ogniwo hamujące. Pobudzenie silnika jest zasilane przez oddzielny obwód prostownika. Aby zapobiec rozmagnesowaniu silnika i spowodowaniu wypadku lotniczego, w obwodzie wzbudzenia przekaźnik podprądowy KA jest połączony szeregowo. Prąd roboczy można regulować za pomocą potencjometru RP.
3.2 Projektowanie obwodu wyzwalania tyrystorowego
Tyrystorowy obwód spustowy i parametry są pokazane na rysunku 2. Napięcie z dwóch punktów A i B w obwodzie głównym jest transformowane przez transformator do -20V. Po rektyfikacji mostka generowany jest sygnał półfalowy o wartości około 100 Hz w 2 punktach, a R6 jest przekazywany. Po podzieleniu R7, tranzystor NPN jest połączony w celu wzmocnienia, a impuls zerowy jest generowany w kolektorze triody. Narastająca krawędź impulsu zerowego jest najpierw przechwytywana przez moduł CCP1, rejestrowany jest czas wystąpienia, a następnie spadający zbocze impulsu zerowego. Różnica czasu to szerokość impulsu przecinającego zero, a połowa jej wartości to punkt środkowy impulsu. Przy tej metodzie przechwytywania można dokładnie uzyskać rzeczywiste przejście punktu zerowego prądu przemiennego, a napięcie analogowe pinów PIC16F874 RA1 / AN1 jest konwertowane przez moduł konwersji trybu ADC. Wartość jest używana jako wartość zadana kąta sterowania tyrystorami (wartość zadana prędkości silnika), wartość zadana potencjometru RP1 jest zmieniana, a kąt regulacji tyrystora jest odpowiednio zmieniany. W tym samym czasie wartość wyjściowa obwodu pomiaru prędkości jest wprowadzana przez pin PIC16F874 RC0 / T1CKI i jest liczona przez licznik TMR1. Oblicz prędkość obrotową jako wartość sprzężenia zwrotnego prędkości. Częstotliwość oscylacji mikrokomputera jednoukładowego w tym systemie przyjmuje 4 MHz. Z charakterystyk cyklu instrukcji mikrokomputera jednoukładowego PIC16F874 wynika, że rozdzielczość kąta sterowania tyrystora jest odwrotnością jednej czwartej częstotliwości oscylacji mikrokomputera jednoukładowego, to jest 1us i połowa - czas fali o częstotliwości zasilania wynosi 10 ms. Powiedział, że kąt sterowania może osiągnąć 10 000 kroków, co może całkowicie zrealizować bezstopniowe sterowanie wygładzaniem silnika.
Oprogramowanie systemowe i sprzętowe w pełni wykorzystują charakterystykę pojedynczego chipa PIC16F874, porównanie, moduł konwersji analogowo-cyfrowy oraz zalety wysokiej częstotliwości oscylacji i szybkiej reakcji mikrokomputera jednoukładowego, a także zaprojektowania odpowiedniego obwód spustowy do zbudowania analogowo-cyfrowego modułu konwersji mikrokomputera PIC16F874. Może szybko i dokładnie przekonwertować wartość ustawienia prędkości; Moduł CCP1 może dokładnie uchwycić punkt przejścia przez zero AC; moduł liczący taktowania obwodu pomiaru prędkości może dokładnie zliczyć i obliczyć prędkość sprzężenia zwrotnego; Moduł CCP2 może porównywać impuls wyzwalania wyjścia Tf w czasie. Przy zastosowaniu małego systemu kontroli prędkości silnika prądu stałego ma on cechy prostej konstrukcji, niezawodnej pracy, szerokiego zakresu regulacji, dobrej ciągłości prądu i szybkiej reakcji.
