微型计算机控制技术课程设计---双闭环直流电动机数字调速系统设计.docx

双闭环直流电动机数字调速系统设计摘要本文主要探讨了利用MCS-51系列单片机限制PWM信号从而实现对直流电机转速进行限制的方法。文章中采纳了特地的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PwM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PwM信号占空比进行谢整.从而限制其输入信号波形等均作了具体的阐述。此外，本文中还采纳J'芯片IR2112S作为直潦电机正转调速功率放大电路的驱动模块来完成了在主电路中对直流电机的限制。另外，本系统中运用了光电编码器对直流电机的转速进行测量，经过波波电路后，将测量值送到D转换器，并且最终作为反馈值输入到堆片机进行P1.运算，从而实现了对直流电机速度的限制。在软件方面，文章中具体介绍了P1.运算程序，单片机产生PWM波形的程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现，M法数字测速及动态1.ED显示程序设计，A/D转换程序及动态扫描1.ED显示程序和故障检测程序及流程图。关键词：Pm1.信号直流调速双闭环P1.谢整前盲本文主要探讨利用MCS-5I系列单片机，通过PWM方式限制直流电机调速的方法.冲量相等而形态不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。PWM限制技术就是以该结论为理论基础，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代杵正弦波或其他所须要的波形。按确定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可变更逆变电路输出电压的大小，也可变更输出频率。PWM限制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年头以前始终未能实现。直到进入上世纪80年头，随着全控型电力电子落件的出现和快速发展，PWM限制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动限制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代限制理论、非线性系统限制思想的应用，PWM限制技术获得空前的发展.到目前为止,已经出现了多种PWM限制技术。PWM限制技术以其限制简洁、敏捷和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的限制方式,也是人们探讨的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代限制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM限制技术发展的主要方向之一。本文就是利用这种限制方式来变更电压的占空比实现直流电机速度的限制。文章中采纳了特地的芯片组成了PWM信号的发牛.系统，然后通过放大来浜动电机。利用编码器测得电机速度，经过滤波电路得到直流电压信号，把电用信号输入给/VD转换芯片最终反馈给单片机，在内部进行P1.运算，输出限制址完成闭环限制，实现电机的调速限制.第一章系统硬件电路设计第一节系统总体设计1.1.1系统方案选择与总体结构设计调速方案的优劣干脆关系到系统调速的质址.依据电机的型号及参数选择最优方案，以确保系统能够正常，稳定地运行。本系统采纳直流双闭环调速系统，使系统达到稳态无静差，调速范用01500rmin,电流过我倍数为1.5倍，速度限制精度为0.1%（额定转速时）。主要技术数据和设计要求I、系统限制对象的确定主要技术数据：直流电动机（对象）的主要技术参数如下：直流电机型号：Z2-4I型Pcd=3kWUcd=22OV1.cd=1.7.3Ancd=1500rmin电枢回路总电R1.R=2.5O电动机【可路电磁时间常数T1.=O.017S电动机机电时间常数TM=O.076s电动机电势常数Ce=O.1352Vmmin品闸管装置放大倍数Ks=53晶闸管整流电路滞后时间Ts=O.（X）i7s主要技术指标：速度调整位国0-1500rmin,速度限制精度0.1%（额定转速时）,电流过载倍数为1.5倍。主要要求：直流电动机的限制电源采纳用闸管装置，在其输入电压为0-5伏是可以输出0-264伏电压，为电机供应最大25安培输出电流速度检测采纳光电编码器（光电脉冲信号发生器）,且假定其输出的A、B两相脉冲经光电隔离辨向后获得每转1024个脉冲的角度辨别率和方向信号。电流传感器采纳霍尔电流传感落，其原副边电流比为100O：I,额定电流为50安培。采纳双闭环环（速度环和电流环）限制方式。计算机则要求采纳51内核的单片机实现限制。2、电动机供电方案选择变电压调速是直流调速系统用的主要方法，调整电枢供电电压所需的可限制电源通常有3种：旋转电流机组，静止可控整潦器，直流斩波器和脉宽调制变换器。旋转变流机组简称G-M系统，用沟通电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直潦电压。适用调速要求不高，耍求可逆运行的系统，但其设备多、体积大、费用高、效率低、维护不便。用静止的可控整流器，例如，晶闸管可控整流器，以获得可调直流静止可控整流器又称VM系电压。通过调整触发装置GT的限制电压来移动触发脉冲的相位，即可变更Ud,从而实现平滑调速，且限制作用快速性能好，提高系统动态性能。直流斩波器和脉宽调制交换器采纳PWM,用恒定直流或不行控整流电源供电，利用直流斩波器或脉宽调制变换器产生可变的平均电压。与V-V系统相比，PWM系统在许多方面有较大的优越性：一、主电路途路简洁，须要的功率器件少；二、开端频率高，电流简洁连续，谐波少，电机损耗及发热都较小：三、低速性能好，稳速精度该，调速范闹宽.可达1：10000左右：四、若与快速响应的电动机协作，则系统嫌带宽，动态响应快，动态抗扰实力强：五、功率开关器件工作在开关状态，道通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装罚.效率而：六、直流电源采纳不控整流时，电网功率因数比相控整流高。本设计应脉宽调速要求，采纳直流PWM调速系统。3、晶体管PWM功率放大器方案选择方案一单极性限制方式，这种限制方式的特点是在一个开关周期内两只功率管以较高的开关频率互补开关，保证可以得到志向的正弦输出电压：另两只功率管以较低的输出电压基波频率工作，从而在很大程度上减小了开关损耗。但又不是固定其中一个桥臂始终为低频（输出基频），另一个桥将始终为高扬（载波频率），而是每半个输出电压周期切换工作，即同一个桥臂在前半个周期工作在低频，而在后半周则工作在高频，这样可以使两个桥臂的功率管工作状态均衡，对于选用同样的功率管时，使其运用寿命均衡，对增加牢靠性有利。方案二双极性调制方式的特点是4个功率管都工作在较高频率（载波频率），双极性限制的桥式可逆PwM变换器有以下优点：1）电流确定连续；2）可使电机在四象限运行；3）电机停止时有微振电流，可以消退静摩擦死区：4）低速平稳性好，系统的调速范围可达1：20000左右：5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于器件的牢靠导。本设计选用双极性限制的桥式可逆PWM变换器。1.1.2 双闭环直流调速系统电路原理随着调速系统的不断发展和应用,传统的采纳P1.调整错的单闭环调速系统既能实现转速的无价差调整,又能较快的动态响应只能满意一般生产机械的调速要求.为r提高生产率，要求尽量缩短起动、制动、反转过渡过程的时间，最好的方法是在过渡过程中始终保持电流(即动态转矩)为允许的最大值，使系统尽最大可能加速起动，达到稳态转速后，又让电流马上降低，进入转矩与负载相平衡的稳态运行。要实现上述要求,其唯的途径就是采纳电流负反馈限制方法,即采纳速度、电流双闭环的调速系统来实现.在电流限制回路中设置一个调整器，特地用于调整电流狂，从而在调速系统中设置了转速和电流两个调整器，形成转速、电流双闭环调速限制。双闭环调速限制系统中采纳了两个调整器，分别调整转速和电流，二者之间实现串级连接。图1一1.1为转速、电流双闭环直流调速系统的理理图。图中两个调整器ASR和ACR分别为转速谢整器和电流调整器，二者串级连接，即把转速调整器的输出作为电流调整器的输入，再用电流调整器的输出去限制品闸管整流器的触发装置。电流环在内，称之为内环：转速环在外，称之为外环。两个调整器输出都带有限幅，SR的输出限幅什U,m确定了电流调照器ACR的给定电压最大值Um,对就电机的最大电流：电流调整器ACR输出限幅电质Um限制了整流器输出最大电压值，限最小触发角.图1-1.1双闭环直流调速系统电路原理图1.1.3 双闭环直流调速系统动态数学模型双闭环直流调速系统动态结构图如图1-1.2所示。图中WAsR(三)和，k分别表示转速调整器和电流调整器的传递函数。假如采纳P1.调整器，则有WgI(三)=K"(1-2)Wa11i(三)=K,为了引出电流反馈,在电动机的动态框图中必需把电枢电流显露出来。图1-1.2双闭环直流调速系统动态结构图1.1.4 数字限制双闭环直流谢速系统方框图依据设计要求,本系统设计为全数字式限制方式，因此要求微型计算机完成：电流环限制器运算、速度环限制器运兑、位置环限制器运算，以及与它们相应的反馈信号的采样和数字信号处理.本系统采纳厘尔元件作为检测电动机电枢电流的传感器.其电流容量为50A,转换比例为1000：I.很尔元件检测得到的弱电流信号经转换、港波、放大后,变成与电枢电流成比例的05V的直流电压信号,再经A/D传换电路.将模拟电用转换成数字量.输入微型计算机。本系统选用光电脉冲信号发生器作为速度反馈的测量元件,光电脉冲信号发生器将电动机转子的角位移用转换成脉冲序列,通过计数器定时计数即可得到电动机转速的数字式反饿量。本系统由微型计兑机来实现整个系统的限制,用全数字方式来取代传统的模拟限制方式,不仅提高了系统的牢靠性、敏捷性,而且还为整个系统的多功能、智能化供应了必要条件。经上述考虑,本系统组成的方框图如图1-1.3所示.图1-1.3数字式双闭环直流调速系统方框图1.1.5 数字式双闭环直流调速系统硬件结构图数字式双闭环直流调速系统硬件结构图如图1-1.4所示IrI位机一-K他外役-单片微机IO位升敏制IZr测速中央处理耕故障«妒ADPWM生成IK动电路汹度检到电波检测转速检1.图114数字式双闭环直流调速系统硬件结构图1.1.6 8051单片机简介本系统要求微型计跳机完成电流环、速度环和位置环的限制算法运算以及相应的反馈信号数字化测圻和采样,接收和处理上位微型计算机送给伺服系统的指令,采集伺服系统的有关信息并反馈到上位微型计算机等。其中.电流环限制要求微型计算机有很快的响应速度,其采样频率比较高。另外.为了保证足够的限制精度和运算速度,对微型计算机字长和指令功能也仃更高的要求。本系统选用我们比较熟识的8051作为微型计算机.1. 8051单片机的基本组成8051单片机由CPu和8个部件组成，它们都通过片内旅一总线连接，其基本结构照旧是通用CPu加上外国芯片的结构模式，但在功能单元的限制上采纳了特别功能寄存器的集中限制方法。其基本组数今存糖糕程序存储器中断承烷成如下图所示:E洛电跖并行I/O口,行口图1-1.58051单片机基本组成2. CPU及8个部件的作用功能介绍如下中心处理耦CPU：它是单片机的核心，完成运算和限制功能。内部数据存储器：8051芯片中共有256个RAM单元，能作为存储涔运用的只是前128个雎元，其地址为OOH-7FH。通常说的内部数据存储器就是指这前128个单元,简称内部RAMe特别功能寄存器：是用来时片内各部件进行管理、限制、监视的限制寄存器和状态寄存器，是一个特别功能的RAM区，位于内部RAM的高128个单元，其地址为80H-FFIK内部程序存储器：8051芯片内部共有4K个雎元，用于存储程序、原始数据或表格，简称内部ROM,并行1/0口：8051芯片内部有4个8位的1/0口(PO,P1.P2,P3),以实现数据的并行输入输出。申行口：它是用来实现单片机和其他设符之间的串行数据传送.定时器：8051片内有2个16位的定时器，用来实现定时或者计数功能，并且以其定时或计数结果对计算机进行限制。中断限制系统：中芯片共有5个中断源,即外部中断2个，定时/计数中断2个和串行中断1个。振荡电路：它外接石英晶体和微调电容即可构成8051单片机产生时钟脉冲序列的时钟电路.系统允许的最向晶振频率为12MHz.UD/rjoTWF3I-而032xiri/?33一ro/n4一TUr).5n/yj6一S/n一11A12-11AUYSS-3. 8051单片机引脚图WX-20一FO1-rotPO3ro4FO5roero?iV7F-U砺1654F2糅F2rra1-1.68051单片机引脚图其次节主电路的设计及分数计算由于绐定直流电动机的额定电用为220V,为保证供电侦员，应采纳三相降*变乐器将电源电JK降低:为避开一：次谐波电动势的不良影响，：.次谐波电流对电源的干扰，主变压器采纳A/Y联结。3.1.1 整流变压流的计算与设计变压器二次W1.电压：U：的幽定原则是要保证在电动机的整个起动过程中，整流装黄都能膨供应要求的最大电流值1.5*1“,.，忽视【GBT压降和换相重叠压降后可列出下列公式：电动机Co=O.1352Udm=2.34*U2>Ce*Nn+1.dm考虑到电网电压波动，取波动系数为0.95,则有：U2=(Ce*Nn+1.dmR)2.34=(0.13521500+1.5*17.3*2.5)/(0.95*234)=120.4IV整流器视在功率：S,=3u21j=3*17.3*1.5*120.41=9.37KVA故1.=当，变压器一次侧电压一般由供电电源确定取u1=220V=&=9,37*1000/(3*220)=14.20A3w1.故变压器应选择22OV/22OV视在功率为40KVA3.1.2 开关罂件IGBT参数计算与选择由阅历公式得额定电压为440丫时开关器件IGBT的耐压应选1200V的反向城大电压：U=1200VI=1.5Id=1.5*9.37=I4.O6A3.1.3 电阻、电容的选择由限流电阻计算公式：Ro=Udo2ZPe=(Ce*Nn+Idn*R)2Pe=22O215(XX>3.23Q滤波电容器由阅历公式求得：C1.=C2=4uFV*UdO=4"220=88OUF并联电R1.般取56JoOkQ,则有:R1.=R2=56k3.1.4 推流功率二极管的选择：选择功率二极管的耐用值：U=(2-3)Um=(2-3)*sqr(2)*U2通态电流值：Ita=(1.5-2)1.vt=(1.5-2),17.3sqr(3)1.57选取功率二极管数据为：9(M)V50A3.1.5 平波电抗器的选择及计算平波电抗器：平波电抗器用于整流以后的直流回路中。整潦电路的脉波数总是有限的，在输出的整直电压中总是有蚊波的。这种纹波往往是有杏的，须要由平波电抗器加以抑制。平波电抗器的电感量股按低速轻载时保证电流连续的条件来选择，对于：.相桥式整流电路：(参考课程设计一数据)1.=O.69351.dmg又因为一般Idmin为电动机额定电流的5%1.0%,这里去10%.In=I7.3A因此：1.=0.693×U21.73又因为U2=120.41V所以：1.=36.09mH3.1.6 快速熔断蹲的选择及计算熔断器作用：当电路发生故障或异样时，伴随着电流不断上升，可能损坏电路中的某些重要器件或珍贵器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾.若安置/熔断器，那么，熔断器就会在电流异样上升到确定的高度和确定的时候，自身熔断切断电流，从而起到爱护电路平安运行的作用。快速熔断器的额定电流的计郭如卜丁Itn=11*Ita2（八）其中Ita为晶闸管的额定通态平均电流，即为28.9A.因此：Iin=45.4A0快速熔断器的额定电压Utn可用卜.列公式计修：UtnKut*Uv/1.4Uv=U2=1.20.4IV;Kut为元件电压计算系数,杳表得2.45,因此：Utn501.7V第三节调整器的选择与计算反馈系数的确定：电枢电流是双极性的，A/D转换的结果为IO位二进制数转速反馈系数：=10V11n=0.0066min/r电流反馈系数:=Ui,I,jm=10/(1.517.3)=0.385A1.3.1 确定电流调整器时间常数1) 整潦装置滞后时间常数TS=OQO17s。2) 电流滤波时间常数Tz:取Te=4ms=0004s.3) 电流环小时间常数之Tri近似处理，取Ti=Ts+=0.0()57so4) 电枢回路电磁时间常数T1.Ti=0.017s5)电力拖动系统时间常数TmTn,=0.076s6)Ks=4()1.3.2 电流调整器结构的选择依据设计要求并保证稳态电流无差，可按典量I里系统设计电流调整器。电流环限制对象是双惯性型的，因此可用P1.型电流调整版.其传递函数为WACRS=Ki(TiS+1)/IiSKi电流调整器的比例系数：T.一一电潦调整器的超前时间常数。检直对电源电压的抗干扰性能：T1r5j=OOI7sOOO57s=2.98.参照教材中表2-3的典型型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的.1.3.3电流调整器参数计算电流调整器超前时间常数:Ti=T1.=0.017s电流环开环增益：要求。i35%时,查表得KITZi=OS因此KI=O.5O.OO57s=87.71.s-1.于是，ACR的比例系数为：Ki=K1.XiRKs=17.54电流环采样角频率：Wsi=10Wci=877.Is-I电流环采样时间：Ti=1.(Wsi2pi)=0.(X)7s1.3.4 确定转速调整器时间常数I)电流环等效时间常数I/K1.已知KnTi=O.5,则1KI=2Ti=2×0.(X)57s=0.0H4s2)转速时间常数TOn.IRTon=O.O1.s3)转速小时间常数Tn,按小时间常数近似处理，取Tn=1.K1.+1.bn=0.0214s1.3.5 转速调整器结构的选择转速环开环传递函数应共有两个枳分环节，所以应当设计成典型II系统，系统同时也能满感动态抗扰性能好的要求。ASR也应当采纳P1.调整潜，其传递函数为：WASR.*)=Kn(TnS+1)/1,SKn转速调整罂的比例系数：J转速调整器的超前时间常数。1.3.6 转速调整冷参数计算按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5,则ASR的超前时间常数为n=hTn=5X0.0214s=0.1.07s转速开环增益：KN=(h+1y2h2Tn2=6(2×52×0.02I42)=263.03s-2ASR的比例系数为：Kn=(h+1)CCTm2h<>RTn=1.8.28转速环采样角频率：WSn=IOWCn=280.37S-I电流环采样时间：Tn=1.(Ws2pi)=0.0224s第四节PWM信号发生电路设计一、PfM限制都设计1-1PiM信号发生电路设计图1.42PWM佶号发生电路PWY波可以由具有PWM输出的单片机通过编程来得以产生，也可以采纳PWM专用芯片来实现。当PWM波的频率太高时，它对直流电机驱动的功率管要求太高，而当它的频率太低时，其产生的电磁噪声就比较大,在实际应用中，当PUY波的频率在18KHz左右时,效果最好“在本系统内,采纳了两片4位数值比较器4585和一片12位串行计数器4040组成了PWM信号发生电路。两片数值比较器4585,即图上U2、U3的组接12位串行4040计数输出端Q2Q9,而U2、U3的B组接到单片机的P1.端口。只要变更PI端口的输出值，那么就可以使得PWM信号的占空比发生变更，从而进行调速限制1112位串行计数器4040的计数输入端C1.K接到单片机C51晶振的振荡输出XTA1.2,计数器4040每米8个脉冲,其输出Q2Q9加1,当计数值小于或者等于单片机P1.墙口输出值X时,图中U2的(A>B)输出端保持为低电平，而当计数值大于单片机P1.端口输出值X时,图中U2的(A>B)输出端为高电平.随着计数值的增加，Q2-Q9由全“全变为全“0”时,图中U2的(A>B)输出端又变为低电平，这样就在U2的<>B)端得到了PMM的信号，它的占空比为(255-X/255)*100%,那么只要变更X的数值，就可以相应的变更PWM信号的占空比，从而进行直流电机的转速限制。运用这个方法时，单片机只须要依据调整量输出X的值，而PwY信号由三片通用数字电路生成，这样可以使得软件大大简化，同时也有利F单片机系统的正常工作.由丁单片机上电曳位时PI端口输出全为“1”，运用数值比较器4585的B组与P1.端口相连，升速时PO端口输出X按确定规律削减，而降速时按确定规律增大。1-2PW发生电路主襄芯片的工作原理1.芯片4586(1)芯片4585的用途:对于A和B两组4位并行数值进行比较，来推断它们之间的大小是否相等。(2)芯片4585的功能表：输入输出比较级取A3、B.A八B*A%BA。、B»A<BA=BA>BA<BA=BA>B.>B,*1001A1=B5A"B,*1001A3=BsA2=Bj1>B1*1001A1=BxA2=B-A=BAn>Bt*1001Aj=B5AyBjA1=B1AO=Bo001001Aj-BA2=BiA=BA0=Bj010010A1=B3Ar=Bi1.=B1AKB。100100Aj=BsAyBjA.<B1.*100Aj=BsAKB,*100AK&*100(3)芯片4585的引脚图:H1H.315H5的引脚闱2,芯片40403片4(MO是一个12位的二进制串行计数器，全部计数港位为主从触发器，计数器在时钟卜.降沿进行计数。当CR为高电平常，它对计数器进行清零，由于在时钟输入端运用施密特触发器，故对脉冲上升和下降时间没有限制，全部的输入和输出均经过缓冲.芯片4040供应了16引线多层陶兖双列直插、熔封陶在双列直插、塑料双列直插以及陶究片状载体等4种封装形式。(1)芯片4040的极限值:电源电压范围：-0.5Y-18f输入电压范用：-0.5V1.o+0.5V输入电流范困：±10mA贮存温度范困：-65°C-150°C(2)芯片4040引出端功能符号:CP:时钟输入端CR：清除端Q1Q1,:计数脉冲输出端V1.<,:正电源Vss:地端(3)芯片4040功能表：输入输出CPCRt1.保持I1.计数H全部输出端均为1.(4)芯片4040的引脚图:图1-4.44(MO的引脚图1-3器动电路设计电路中强动采纳的是IR2I12S芯片，IR2II2S芯片是IR公司专为驱动功率开关管而设计的，是一种高电压高速的功率MOSFET和IGBT驱动器.它仃两个独立的高端和低端输出通道，个芯片可以驱动两个MOSFET管或IGBT管.输出的浮置通道可用来驱动高端接手600V(最大)的N沟道电力MOSFET或IGBT,图ISI为SOIC封装的IR或12S的引脚排列。JVDOH11nHRH图1.5.11R21I2S峋引脚柞列IR2II2S具有的特点是：浮置通道具仃自举电路，工作电用可达600V,抗dv/dt干扰：(2)驱动电压为IOV以上；(3)禁止直通逻辑(一个桥的上下件不能直通)：(4)两个传输通道延时相同；(5)高端输出与HIN输入相位相同，低端输出与/UN相位相同(如图1-5.2)。HIN1.INISDII11蜜1n_图1S21R21I2S的一逻就二、转速检测电路设计转速的测量运用编码盘。光电式旋转编码器在数字测速中常用作为转速或转角的检测元件。由光电式旋转编码器产生与被测转速成正比的脉冲，测速装置将输入脉冲转换为以数字形式表示的转速值。本系统选用M法测速。2-1旋转41码0的原理及选邦电编码涔来采样转速信号。增量式编码涔是特地用来测量转动用位移的累计量。Reeeeeeee需90Ijt1.r1.r1.r1.r1.r1.r1.r1.A相II111.hj1.nJ-1.r1.r1.r1.r1.IS1.1-7.1墙场式北电编码点结构龙信号输出这里以一:相编码港为例介绍增圻式编码器的工作原理及其结构.增量式光电编码罂在忸盘上有规则地刻有透光和不透光的线条.在圆盘两（W放发光元件和光敏元件。当圆盘随电机旋转时，光敏元件接收的光通量随透光线条同步变更，光敏元件输出波形经过整形后变为脉冲。码盘上有相标记，每转一圈Z相输出个脉冲。此外，为推断旋转方向，码盘还可供应相位相差9（F的两路脉冲信号，如图1-7.1所示。转速及转向信号处理：将A、B两相脉冲中任何一相输入计数器中均可使计数器进行计数。编码盘输出的Z根脉冲用于身位计数冷，每转圈史位次计数器：编码盘的旋转方向可以通过D触发罂的输出信号Q来推断。整形后的A、B两相输出信号分别接到D触发器的时钟端和D输入满，D触发器的C1.K端在A相脉冲的上升沿触发。由于A、B两相的脉冲相位相差90",当电机正转时（假设B相脉冲超前时为正转，反之为反转），B相脉冲超前A相脉冲90°,触发器总是在B脉冲为高电平常触发，这时D触发器的输出端Q输出为高电平。如图1-7.2所示。当电机反转时，A相脉冲超前B相脉冲90°,则D触发器总是在B脉冲为低电平常触发,这时Q输出端输出为低电平.由此确定电机的转动方向。BDIR图1-7.2电机运转方向到别2-2M法窝速的实现在系统中,运用单片机的T/CO和T7C1分别记数高嫉时钟脉冲个数和同时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1.由于TCO还要给8279给定时钟信号，因此工作于计数器方式，时钟信号为单片机时钟的1/2分频即4MHZ.定时器初值设为80H。T/C0溢出中断后，记录T/C1的数值,并将单片机PBO清零，延时5个时钟之后，出位PBorI后重新起先记数，再次溢出中断时：假如测速容许，再次记录T/CI的数值否则将单片机PBO清零，延时之后置位PBO口，重新记数。这样循环，TQO完成/记数高频时钟脉冲个数M,和8279脉冲信号的输出，那么，电动机的转速为：60,H-式中，高频时钟频率儿=4X10"HZ：旋转编码器的光捌数P=Io24；M2=64.三、电流检费电路设计1-1宣流电海检蒲电路NFSB宣充电源检电设计的H流电流杓测电路如图5所示,在图5中：RP,为JT尔传速器的纹件度调节和消除不平做I1.IH.电位IS；RP：为AD522询号电传霹RP,为词用低电位ShC.Q为汽流电混(士15V)法去晶次谐波和抗扰电容；AD522的13W,JW1.fcWiHIii.以提岛抗I扰能力.当AD522增益K为100叼.D522的线件展为0.005%:J1.校抑制比力Io(MB1.这样累个桧刻电跖维对浅性度在1.2%N,因此该电路线件度R好.1-2直流电流检测电路主要芯片的工作原理1、UGN-3501M:>a尔传SSUG3M1ZKSR2、AD522集成模数转换叁+IN114PRGRg-213DATAGUARD-IN一312SENNU1.-4AD52211REF-vCC-S10不用NU1.-69-GNDOUT一78-+vccI)S22功能4、A/D转化及芯片选择3-1芯片ADeo809介蜴ADa)I«19是8位、逐次比收式AQ转换芯片.具有地址侦存取制的8路模拟开关.应用单的+SV电源.其镇拟用输入电压的苑闱为OV.-+5V.具对应的数？量输出为O(MFFH.找类时间为I(W1.s,无沟询军必齐调整满Q程.3-2ADC0809的引脚及其功能ADCoSO9行28个引脚.我中IN-INT按8路模拟酬输入.A1.E是地址修存允i'fVf,匕&接城准电阻.在精度要求不太隔的状况下，供电电源就可以作为原准电源，START是芯片的内动引脚.其上脉冲的下降沿起功次新的2D转换，EoC跟找换结束信号，可以用于向晶片机申请中断或拧伊的片机食询，OE是输出允许然,C1.K是时坤沏，DRa-DBt是数字H的饰出.ADDA,ADDB,ADDC接抱址纹用以选定8路抽入中的路.详见下阳.XIO1IMI«523ADCo809方-XVIIIBQAI1.nAin一5AIgJTM一6A1.'11DXT<11»3811?CU9DWCWCKIODfSVcc_I1.一“4%_沏1213一W-vUFe1U一DtCADDCADDBADDA选通输入通道000INo00IINi0101N20IIINII00IN4I0IIN5I10INftIIIINt图161ADCo809引脚图及功能表5、健盘显示单元按键限制与1.ED显示单元完成系统参数（占空比和转速）的实时显示,以及通过键盘输入系统的给定（占空比）。本系统中通过8279芯片来扩展键盘和显示接口。INTE1.8279可以显示8位或16位1.ED显示器，可以和具有64个按键或传感器的阵列相连，通过编程可以实现多种工作方式。8279的引脚图如下：I2RDOVTBOWROVTBI>Ci.KC1.rrB2O1.111.5OVT3DBOO1.rrA2DBiCuTA1.DU2OVTAtIDB3HDDB4SIjODBSSUDUOS1.2DB7SMR1.-OIRQR1.IR1.2CSR1.3RI-4RU5OR1.XiR1-7SHIETIRbSirrCWIyS?I302J2425FJT261427I5O23I（，4A3233«4I93543«21I2567QH3637图1-8.18279的引脚图8279的主要功能如下:键盘与显示器同时工作：扫描式键盘工作方式；扫描式传感器工作方式：用选通方式送入输入信号带有8字符的键盘；先入先由存储器HK)：触点回弹时两键封锁或N键巡回；双律8字或单个16字的数字显示洛：RAM工作方式可由单片机编程可编程扫描定时，键盘送入时有中断输出。8279与DBo-DB7与8051的PB.3PB.7、PD.KPD.2口相连。8279的IRQ经非门接到的INTO管脚上，可以实现键盘查询或键盘中断。由PBQ口为8279输出定时时钟.RD、WR与PD.5、PD.6相连,访问8279时，8051给出相应的电平。8051的PD.4作为8279的片选(CS)信号。并且PD.7与8279的AO相连。因此8279的地址分别为：数据口：7EFFH：吩咐口或状态口：7FFFH。8279与4个共阴极显示器和个12键的小键盘连接。S1.6S1.3的扫描按编码方式经741.SI39译码输出作为键盘的行扫描线,同时经驱动器75451接1.ED显示器的COM端作为显示器位扫描驱动信号“OUTAOUTB经驱动器741.S244与显示器的段码线相连，干脆限制显示字型，RP200A为8个200欧姆/0.5W上拉电阻。键盘的列扫描县送会扫端R1.O-R1.3上。由8051单片机向它写入吩咐后，它会自动扫描键盘：有键按下时，会推断键号，将键号存入内部的FIFO缓冲器,并向8051单片机申请中断。于是8051单片机只要发出读FIFO的吩咐，将键号读入即可。要显示数据，8051单片机只要向8279发出“写显示RAM”吩咐,将字型码写入，8279会自动进行动态扫描显示6、系生跟制电路设计随着电力电子技术的不断发展和完善,沟通变频调速技术日益显现出优异的限制和调速性能加上其高效率、易维妒的特点，使其在机械设备的四速领域中应用日益广泛.K1.之而来的制动何胚!越来越受到人们的关注，在变频调速系统中，异步电机的减速或停止是通过渐渐降低变频器的输出频率来实现的，班者变频器输出频率的降低，电机的同步也速降低，但是由于机械惯性的存在，电机料子的转速不会突变.当同步转逑小于转子转速时，电机便处于再生发电状态.从而产生反馈电流.I变领器再生运行图1所示为变频器再生运行状态,当其运行在H、IV象限时，其转矩方向与旋转方向相反,为再生运转,由于通用变频器前级多采纳不行控:极管整流,逆向功率流流向电网的通道被阻断,少量的再生能盘在电动机和变频潺中消耗掉,大多数能信会储存到电力电容器中，导致巨流环节泵升电压UDC持续上升，若不实行措施,势必会造成变频器过电压爱护动作或者主电路器件因过压击穿或烧毁，因此大收的再生能最就必需另寻出路，能耗制动单元协作制动电阻可以很好地实现对再生能量的消耗,达到变频器制动的目的.这种方法具有结构简洁，制动便利的特点.2能耗制动工作方式能耗制动是利用制动电阻将再生催反转换为热量消髭掠的制动方式，制动电阻连接在制动网路上，能显流淌的路径是：机械设法的机械能一电动机发电电能一逆变器一直流回路一制动电阻一热能，图2能耗制动单元接线原理傥耗制动单元按城原理如图2所示。其中的制动电阻与绝绿门双极晶体管IGBT组成的制动单元琲联连接.然后并联在直流回路上.这是种处理再生他瓜最干脆的方法,它是将再生能后通过特地的能耗制动电路消耗在电阻上，转化为热能.制动单元双制目玩，使口流电压在允许的范困内波动。当再生发电制动运行时，回馈到I1.流回路的电能积累在电容器内，导致电容器跳口.流电压上升，再生发电功率越大，电压上升速度越快，即上升斜率越大,当百流电压上升到制动运行时的电压上限1.DHBt.制动单元的限制电路使制动开关推件Q1.导通.电阻被并联在直流回路上.起先I：作.当直流电压下降到制动运行电压下限UD1.时.制动维元限制电路使Q1.被止，