基于PIC單片機(jī)的同步電動(dòng)機(jī)新型智能勵(lì)磁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.3 失步保護(hù)電路

同步電動(dòng)機(jī)失步時(shí)會(huì)在其轉(zhuǎn)子回路產(chǎn)生不衰減的交變電流分量，通過測(cè)取轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路分流器上的交變電流信號(hào)，對(duì)其波形特征進(jìn)行分析即可快速、準(zhǔn)確判斷電機(jī)是否失步。電動(dòng)機(jī)失步是很嚴(yán)重的事故，必須快速、準(zhǔn)確的判斷。因此我們把失步毫伏信號(hào)通過放大電路、比較電路轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)經(jīng)光耦隔離接到PIC單片機(jī)的外部中斷輸入管腳。單片機(jī)通過檢測(cè)方波信號(hào)的頻率來判斷電機(jī)是否失步，還是勵(lì)磁回路產(chǎn)生了同步振蕩。失步信號(hào)轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。

當(dāng)電機(jī)失步后，立即封鎖PWM輸出，復(fù)位投勵(lì)繼電器，使電機(jī)進(jìn)入異步驅(qū)動(dòng)階段。此后電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，待進(jìn)入臨界滑差后，按準(zhǔn)確強(qiáng)勵(lì)對(duì)電機(jī)實(shí)施整步，使電機(jī)恢復(fù)到同步狀態(tài)。如整步失敗，單片機(jī)發(fā)出跳閘信號(hào)動(dòng)作于跳閘回路，保護(hù)繼電器動(dòng)作，液晶顯示“失步”。

圖3 失步信號(hào)轉(zhuǎn)換電路

3.4 勵(lì)磁電流采樣電路

從串聯(lián)在勵(lì)磁回路的分流器上測(cè)取勵(lì)磁電流信號(hào)。假設(shè)分流器變比為300A/75mv，同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運(yùn)行勵(lì)磁電流為150A，那么測(cè)得與電流成比例的電壓37.5mv。再通過放大電路經(jīng)光耦隔離(光耦工作在線性工作區(qū)，+5V供電電源)接到PIC單片機(jī)A/D管腳。單片機(jī)對(duì)光耦輸出端采樣就可以得到與勵(lì)磁電流大小成比例的電流信號(hào)。

4 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件采用PIC單片機(jī)的HI-TECH PIC C語言編程，人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單。系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，分別由主控程序、顯示程序、捕捉程序、數(shù)據(jù)采集程序、PID運(yùn)算程序、過勵(lì)欠勵(lì)檢測(cè)程序、失步檢測(cè)程序、溫度檢測(cè)程序及中斷服務(wù)程序等程序模塊組成，軟件流程如圖4所示?？梢苑奖?、靈活的添加、刪除功能模塊。

5 結(jié)束語

基于PIC單片機(jī)設(shè)計(jì)的同步電動(dòng)機(jī)新型智能勵(lì)磁控制系統(tǒng)，利用PIC16F877單片機(jī)的捕捉單元及方波轉(zhuǎn)換電路方便、準(zhǔn)確的在同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)入“亞同步”狀態(tài)時(shí)投勵(lì)完全消除了電機(jī)起動(dòng)過程中的脈振和投勵(lì)沖擊現(xiàn)象;采用數(shù)字PID控制算法實(shí)時(shí)性好、可靠性高;利用PIC單片機(jī)的PWM單元及濾波電路實(shí)現(xiàn)了PID控制運(yùn)算結(jié)果的D/A轉(zhuǎn)換，外圍電路簡(jiǎn)單系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng);軟件設(shè)計(jì)采取了抗外界干擾措施，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和較高的可靠性。該系統(tǒng)在某工廠動(dòng)力分廠拖動(dòng)空氣壓縮機(jī)的同步電動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了試用，證明系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可操作性、可維護(hù)性和可靠性，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試方便、運(yùn)行穩(wěn)定。