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PIC16F877單片機(jī)在直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用

向科　劉曉燕　文方

0引 言
　　　　
　　現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,電動(dòng)機(jī)是主要的驅(qū)動(dòng)設(shè)備,目前在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中已大量采用晶閘管(即可控硅)裝置向電動(dòng)機(jī)供電的KZ-D拖動(dòng)系統(tǒng),取代了笨重的發(fā)電動(dòng)一電動(dòng)機(jī)的F- D系統(tǒng),又伴隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,中小功率直流電機(jī)采用單片機(jī)控制,調(diào)速系統(tǒng)具有頻率高,響應(yīng)快,本文論述了采用PIC16F877單片機(jī)作為主控制元件,充分利用了PIC16F877單片機(jī)捕捉、比較、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的特點(diǎn)作為觸發(fā)電路,其優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能與主電路同步,能平穩(wěn)移相且有足夠的移相范圍,控制角可達(dá)10000步,能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)平滑控制,脈沖前沿陡且有足夠的幅值,脈寬可設(shè)定,穩(wěn)定性與抗干擾性能好等。
　　
　　1 直流電機(jī)調(diào)速原理分析
　　　　
　　直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n和其它參數(shù)的關(guān)系可用下式來(lái)表示:
　　
　　
　　
　　在中小功率直流電機(jī)中，電樞回路Ra電阻非常小，式(4)中IaRa項(xiàng)可省略不計(jì)，由此可見(jiàn)，直流電機(jī)的調(diào)速當(dāng)改變電樞電壓時(shí)，轉(zhuǎn)速n隨之改變。
　　
　　2 系統(tǒng)組成及其工作原理
　　2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)模塊框圖
　　
　　下圖是系統(tǒng)的模塊框圖：
　　
　　
　　
　　2.2 系統(tǒng)工作原理
　　　　本系統(tǒng)主要由主控開(kāi)關(guān),電機(jī)激磁電路,晶閘管調(diào)速電路(包括測(cè)速電路),整流濾波電路,平波電抗器及放電電路,能耗制動(dòng)電路組成,系統(tǒng)采用閉環(huán)PI 調(diào)節(jié)器控制。當(dāng)主控開(kāi)關(guān)閉合后,單相交流電經(jīng)晶閘管調(diào)速電路控制后,又經(jīng)過(guò)橋式整流、濾波、平波電抗器后,獲得脈沖小,連續(xù)的直流,提供給電機(jī),同時(shí),交流電通過(guò)激磁電路整流后,使電機(jī)獲得勵(lì)磁,開(kāi)始工作。調(diào)節(jié)觸發(fā)電路中的速度設(shè)定電位器RP1,使得當(dāng)AN1輸入電壓減小時(shí)，PIC16F877單片機(jī)輸出的控制角也相應(yīng)減小,晶閘管導(dǎo)通角隨之增加,主電路輸出電壓增大，電機(jī)速度增大,同時(shí)測(cè)速電路輸出電壓也增大,經(jīng)PI調(diào)節(jié)器作用后,電機(jī)在設(shè)定的速度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　
　　3 系統(tǒng)各部分電路設(shè)計(jì)
　　3.1 主電路設(shè)計(jì)
　　　　
　　電路中各元件參數(shù)如下圖所