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英文名稱：Electric Machines & Control Application

主管單位：上海市國(guó)有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會(huì)

主辦單位：上海電器科學(xué)研究所

出版周期：月刊

出版地址：上海市

語(yǔ)

種：中文

開

本：大16開

國(guó)際刊號(hào)：1673-6540

國(guó)內(nèi)刊號(hào)：31-1959/TM

郵發(fā)代號(hào)：4-199

發(fā)行范圍：國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時(shí)間：1959

期刊收錄：

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽(yù)：

聯(lián)系方式

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關(guān)鍵詞：電機(jī)的啟動(dòng)和控制；一次回路的端電壓；二次回路的臨界端的控制長(zhǎng)度；二次回路的壓降

中圖分類號(hào)：TM306 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在電機(jī)電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員通常情況下是依照《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版）來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，具體的依照在手冊(cè)的6-19表中會(huì)有體現(xiàn)。在設(shè)計(jì)電機(jī)回路的第一步就是驗(yàn)算電機(jī)的啟動(dòng)功率是否能夠達(dá)到電機(jī)的運(yùn)行中的瞬間啟動(dòng)功率，如果電機(jī)的啟動(dòng)功率符合我們的設(shè)計(jì)要求，那我們的設(shè)計(jì)程序就應(yīng)繼續(xù)往下進(jìn)行。我們從現(xiàn)場(chǎng)的使用情況反饋了解到，電機(jī)在啟動(dòng)的過(guò)程中無(wú)法順利進(jìn)行的原因大致有三種，第一種是在電機(jī)驗(yàn)算的過(guò)程中，忽略了電機(jī)末端的壓降的驗(yàn)算，這樣就會(huì)使得電機(jī)在啟動(dòng)中無(wú)法直接獲得一個(gè)必要的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，保證不了電機(jī)的正常開啟，而且非常容易形成堵轉(zhuǎn)電流燒毀電機(jī)；第二種是我們?cè)隍?yàn)算電機(jī)的相關(guān)參數(shù)的時(shí)候，沒(méi)有進(jìn)行電機(jī)的控制回路方面的長(zhǎng)度臨界值的驗(yàn)算，這樣就會(huì)使電機(jī)線路上的電容電流吸和電機(jī)接觸器，造成了電機(jī)的無(wú)法正常停泵；第三種是在電機(jī)的相關(guān)參數(shù)的驗(yàn)算過(guò)程中，沒(méi)有對(duì)于電機(jī)的控制線路進(jìn)行壓降的驗(yàn)算，這樣就會(huì)使電機(jī)的接觸器不能夠獲得充足的吸和能量，造成設(shè)備的無(wú)法正常啟動(dòng)。

本文針對(duì)上述的電機(jī)啟動(dòng)和控制方面的問(wèn)題進(jìn)行一下兩個(gè)方面的敘述。第一，電機(jī)的啟動(dòng)和電機(jī)的控制方面的相關(guān)計(jì)算。第二，電機(jī)出現(xiàn)啟動(dòng)和控制問(wèn)題的分析方法及應(yīng)對(duì)辦法。下面來(lái)進(jìn)行詳細(xì)的敘述說(shuō)明。

一、電機(jī)的啟動(dòng)和電機(jī)的控制方面的相關(guān)計(jì)算

本文以一個(gè)站場(chǎng)的500kVA的變壓器為例子進(jìn)行說(shuō)明。此變壓器的電源就是電力系統(tǒng)的正常電源，側(cè)短路電流為100MVA?，F(xiàn)在有一臺(tái)37kW的電動(dòng)機(jī)在100m的位置處，此電機(jī)的電流為69.8A，電機(jī)啟動(dòng)所需要的電流為488.6A，電機(jī)的接觸器使用的是型號(hào)為CJ20-100的接觸器，電機(jī)的線圈的啟動(dòng)功率為175W，電機(jī)的啟動(dòng)吸持功率為21.5W，電機(jī)的接觸器的電阻的阻值按照300Ω來(lái)進(jìn)行考慮。連接電機(jī)的控制電纜為KVV22-5004×1.5，連接電機(jī)的動(dòng)力電纜采用的是YJV22-1K4×16。以上數(shù)據(jù)就是本文的實(shí)例電機(jī)的基本計(jì)算使用的參數(shù)。

關(guān)于電機(jī)的啟動(dòng)和電機(jī)的控制方面的相關(guān)計(jì)算，本文從以下三個(gè)方面進(jìn)行分析，分別是：第一，一次回路中電機(jī)端子的關(guān)于壓降方面的計(jì)算。第二，二次回路中電機(jī)控制長(zhǎng)度的臨界值的計(jì)算。下面來(lái)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析。

（1）簡(jiǎn)單敘述一次回路中電機(jī)端子的關(guān)于壓降方面的計(jì)算。我們針對(duì)37kW的電機(jī)的允許啟動(dòng)電壓進(jìn)行了手冊(cè)6-19查詢，查詢得到的結(jié)果是該電機(jī)的啟動(dòng)最大功率在100kW，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于37kW這個(gè)數(shù)值，電機(jī)是可以進(jìn)行啟動(dòng)的。再進(jìn)行手冊(cè)中的6-16表中查詢，得知電機(jī)的端子電壓和電機(jī)母線的電壓分別是：電機(jī)母線的相對(duì)電壓值是uqm=0.9852；電機(jī)的端子的相對(duì)電壓值是uQm=0.644。這一個(gè)數(shù)值就是比較危險(xiǎn)的，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，電機(jī)的制造廠商都會(huì)嚴(yán)格要求電機(jī)的端子的相對(duì)電壓值uQm≥0.65這個(gè)數(shù)值，這一數(shù)值是基于滿足電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的最低值來(lái)界定的。0.644顯然不符合0.65這一數(shù)值的規(guī)定，因此不滿足電機(jī)的啟動(dòng)要求，但是如果我們將電纜的截面進(jìn)行擴(kuò)大，選擇截面更大的YJV22-1K4×25電纜來(lái)進(jìn)行連接電機(jī)，這樣就會(huì)滿足了電機(jī)的啟動(dòng)功率的要求。

（2）簡(jiǎn)單敘述二次回路中電機(jī)控制長(zhǎng)度的臨界值的計(jì)算。在物理學(xué)中，我們可以了解到兩條相互之間靠近而且還是平行的電線之間會(huì)有電容的出現(xiàn)。在線路比較短的時(shí)候，產(chǎn)生的電容值是比較小的，在正常情況下，應(yīng)該是忽略不計(jì)的；但是在線路比較長(zhǎng)的情況下，我們就不能忽視電容的存在了。兩條電線路中的電容值，我們定義為C1，和電纜的長(zhǎng)度為正比例的關(guān)系，電纜線路越長(zhǎng)，電容C1的值就會(huì)越大，這樣就會(huì)使得在電容及接觸器的線圈中流過(guò)的電流的值變大。一旦電流的值變大值超出了維持接觸器吸和狀態(tài)的值時(shí)，我們電機(jī)的控制就不能使用停止的按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的停止。這也意味著電纜的線路變長(zhǎng)，C1 的電容值會(huì)變的更大，讓電機(jī)的啟動(dòng)按鈕處在一種斷開的狀態(tài)之下，這時(shí)的電機(jī)的電流就會(huì)讓接觸器進(jìn)行吸和動(dòng)作，造成了電機(jī)的控制混亂，出現(xiàn)電機(jī)失控。

本文的電機(jī)的控制電纜的回路電流為220V的電壓進(jìn)行控制的，接觸器的線圈CJ20-100的功率計(jì)算得出為21.5W，電機(jī)采用的是三線制的控制模式，我們根據(jù)計(jì)算得出，電機(jī)的二次回路的臨界值為L(zhǎng)e=500×21.5/（0.6×2200）=0.36km

二、電機(jī)出現(xiàn)啟動(dòng)和控制問(wèn)題的分析方法及應(yīng)對(duì)辦法

電機(jī)能否實(shí)現(xiàn)順利的啟動(dòng)和控制，最主要的因素就是要讓電機(jī)獲得足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。具體的方法就是改變電纜的電阻值，讓電纜的電阻值下降，提高導(dǎo)電率，提高電機(jī)端電壓。

（1）增大電機(jī)控制電纜的截面積。

（2）電機(jī)的接觸器適時(shí)的擴(kuò)大一級(jí)。

（3）電機(jī)的動(dòng)力電纜適時(shí)的擴(kuò)大一級(jí)。

（4）電機(jī)的控制回路使用兩線制的處理。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，等.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005（07）.

[2]王宏英，龔世纓.電機(jī)重啟動(dòng)的控制策略[J].電氣傳動(dòng)， ISTIC PKU，2013（07）.

[3]鄧先明，張海忠，拾華杰.籠形轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋電機(jī)啟動(dòng)特性分析[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，ISTIC EI PKU，2008（05）.

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在電動(dòng)車輛中，電機(jī)控制器的功能是根據(jù)檔位、油門、剎車等指令，將動(dòng)力電池所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的電能，來(lái)控制電動(dòng)車輛的啟動(dòng)運(yùn)行、進(jìn)退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動(dòng)車輛剎車，并將部分剎車能量存儲(chǔ)到動(dòng)力電池中。它是電動(dòng)車輛的關(guān)鍵零部件之一。

CNC可編程步進(jìn)電機(jī)控制器可與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)組成一個(gè)完善的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，能控制三臺(tái)步進(jìn)電機(jī)分時(shí)運(yùn)行本控制器采用計(jì)算機(jī)式的編程語(yǔ)言，擁有輸入、輸出、計(jì)數(shù)等多種指令。具有編程靈活、適應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種控制的自動(dòng)化領(lǐng)域。

（來(lái)源：文章屋網(wǎng) ）

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機(jī)電一體化即為將電子技術(shù)合理地應(yīng)用在機(jī)構(gòu)的信息處理功能、主功能、控制功能以及動(dòng)力功能方面，使得機(jī)械裝置能夠與軟件和電子化設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合而組成的一種系統(tǒng)[1]。在科技飛速發(fā)展的當(dāng)代，機(jī)電一體化已逐漸發(fā)展為一門新型的自成體系的學(xué)科，其具有耗能較低、功能較多以及可靠性較高等特點(diǎn)，可以既可以合理地的配置多項(xiàng)技術(shù)，例如機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及微電子技術(shù)等等，，而且還能夠根據(jù)系統(tǒng)的基本功能以及優(yōu)化組織目標(biāo)進(jìn)行操作，最終實(shí)現(xiàn)比較理想的目標(biāo)。

2機(jī)電一體化的發(fā)展情況

到目前為止，機(jī)電一體化已經(jīng)歷經(jīng)了三個(gè)發(fā)展階段：第一階段為上世紀(jì)60年代之前。在此階段，電機(jī)技術(shù)的發(fā)展并不成熟，只是處于初級(jí)發(fā)展階段，電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)也沒(méi)有得到深入地結(jié)合。然而此時(shí)，人們已開始應(yīng)用電子技術(shù)的初步成果來(lái)逐漸實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化，這為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。第二階段為上世紀(jì)70到80年期間。在此階段，機(jī)電一體化獲得了迅猛發(fā)展，這主要是因?yàn)橛?jì)算機(jī)等技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)以及大規(guī)模集成電路的發(fā)展為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)與物質(zhì)基礎(chǔ)。這三階段為上世紀(jì)90年代末。在此階段，機(jī)電一體化技術(shù)逐漸向智能化發(fā)展，而且其也進(jìn)一步地創(chuàng)建了比較完整的基礎(chǔ)，并漸漸形成了一個(gè)比較系統(tǒng)化以及完整化的科學(xué)體系。

3機(jī)電一體化中電機(jī)控制與保護(hù)存在的問(wèn)題

3.1電機(jī)控制保護(hù)裝置無(wú)法滿足應(yīng)用需求

目前，在機(jī)電一體化應(yīng)用中所運(yùn)用的電機(jī)控制保護(hù)裝置還不夠完善，這主要是由于所應(yīng)用的電機(jī)控制保護(hù)裝置主要是基于電磁原理以及電熱原理，而且是借助于熔斷器的短路保護(hù)以及繼電器的過(guò)載保護(hù)功能而實(shí)行操作的，但是這種零部件自身還不夠完善，這也就造成機(jī)電的控制與保護(hù)能力不強(qiáng)，無(wú)法充分滿足電機(jī)控制與保護(hù)的需求。為了解決這一問(wèn)題，就需要在設(shè)計(jì)機(jī)電產(chǎn)品的時(shí)候，綜合性、整體性地考慮保護(hù)、設(shè)計(jì)以及控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制與保護(hù)裝置的系統(tǒng)化以及多樣化。

3.2井下機(jī)電設(shè)備應(yīng)用方面存在的問(wèn)題

目前，在井下機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用中還存在一些問(wèn)題，這也就影響了電機(jī)控制與保護(hù)的功能與效果。其中最為薄弱的環(huán)節(jié)即為為鼠籠式異步電機(jī)，如果在此環(huán)節(jié)沒(méi)有進(jìn)行合理有效地應(yīng)用，那么就會(huì)導(dǎo)致許多電機(jī)的運(yùn)行故障的發(fā)生。這樣就會(huì)嚴(yán)重影響到電機(jī)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，所以相關(guān)人員必須要充分重視井下機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用問(wèn)題，并且將其與電機(jī)控制與保護(hù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，從而為機(jī)電一體化的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的保障。

4解決問(wèn)題的方法與建議

為了充分保證機(jī)電一體化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，可以采取以下的電機(jī)控制與保護(hù)措施。

4.1準(zhǔn)確檢測(cè)電流與電壓

電流與電壓的檢測(cè)是電機(jī)控制與保護(hù)裝置在機(jī)電一體化應(yīng)用中非常中重要的一項(xiàng)操作。其有利于逆變模塊以及電機(jī)力矩等故障的正確診斷，然而采用普通的電流與電壓傳感器是難以實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的，為了能夠正確而又迅速地排除故障問(wèn)題，應(yīng)該選用IPM輸出電壓以及霍爾型電流互感器，這樣才能更加科學(xué)、有效地檢測(cè)IPM輸出三相電流與電壓，進(jìn)而達(dá)到最終的目標(biāo)。

4.2合理控制閥門與速度

閥門與速度的控制是電機(jī)控制與保護(hù)裝置應(yīng)用中的重要問(wèn)題之一。目前，我國(guó)主要是利用雙環(huán)控制方案來(lái)解決這一問(wèn)題。其中內(nèi)環(huán)采用的是速度環(huán)，其主要是利用速度調(diào)節(jié)器合理地調(diào)節(jié)PWM波發(fā)生器的載波頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的控制以及調(diào)節(jié)[2]。外環(huán)主要是采用位置環(huán)，其主要在設(shè)定自身當(dāng)前位置及速度的基礎(chǔ)上，再利用速度給定發(fā)生器，將速度設(shè)定值提供給內(nèi)環(huán)。因?yàn)樵跈C(jī)電控制與保護(hù)裝置的閥門與速度控制中，大流量的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行的過(guò)程中存在不同的速度階段，例如減速、勻速以及加速等，與此同時(shí)，給定位置與實(shí)際位置也并不是確定不變的，這也就會(huì)大大增加了閥門與速度控制的難度，所以在對(duì)其進(jìn)行調(diào)解的時(shí)候，要對(duì)閥門與給定閥門進(jìn)行對(duì)比分析，此基礎(chǔ)上再合理地調(diào)節(jié)速度。

5結(jié)語(yǔ)

篇5

[關(guān)鍵詞]電機(jī)控制；DSP；交流異步電機(jī)

中圖分類號(hào)：TM301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）36-0326-01

一、電機(jī)的智能化控制概述

在實(shí)踐過(guò)程中，想要不斷提高電機(jī)效率，可以通過(guò)采用合適的智能控制手段來(lái)完成，特別是以DSP技術(shù)為核心的電機(jī)數(shù)字化控制，更能有效的提高電機(jī)效率，從而滿足實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的各種需求。目前，采用智能控制方式來(lái)提升電機(jī)效率主要體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：首先，通過(guò)使用智能算法控制方式，可以使電機(jī)運(yùn)行情況得到不斷優(yōu)化。在相關(guān)應(yīng)用中，AC感應(yīng)電機(jī)矢量控制方式的應(yīng)用范圍最廣，在對(duì)尺寸后進(jìn)行重新設(shè)計(jì)后，可以使電機(jī)效率保持在最佳狀態(tài)。與此同時(shí)，還可以有效調(diào)整電機(jī)速度，最終達(dá)到優(yōu)化電機(jī)效率的目的。其次，合理的采用智能控制技術(shù)來(lái)改造電機(jī)其中，比較常見的是采用永磁電機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行點(diǎn)擊的改造。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，可以有效減少感應(yīng)轉(zhuǎn)子電流的傳導(dǎo)損耗，使機(jī)械性能得到有效提高。并且，與AC感應(yīng)電機(jī)相比，永磁同步機(jī)具有更高的點(diǎn)擊效率，尤其是DSP控制器的合理運(yùn)用，使得集成電機(jī)控制芯片在電機(jī)控制中得到更廣泛的應(yīng)。一般情況下，DSP控制器通過(guò)利用微處理器，可以有效降低器件所造成的復(fù)雜性，從而大大降低系統(tǒng)成本。由此可見，DSP控制器已經(jīng)擁有比較完善的硬件結(jié)構(gòu)體系，可以在單片機(jī)的基礎(chǔ)上完成不同電機(jī)控制方案，通過(guò)不斷輸出PWM信號(hào)，可以對(duì)IPM進(jìn)行智跑化驅(qū)動(dòng)控制，從而有效控制電機(jī)的電壓和電流，真正實(shí)現(xiàn)電機(jī)的全面控制和調(diào)節(jié)。

二、交流異步電機(jī)的DSP控制實(shí)現(xiàn)方法

（一）交流異步電機(jī)的變速原理

通常情況下，交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速是n=60（1-s）f/p，其中，p代表的是電機(jī)磁極的對(duì)數(shù)，f代表的是電源頻率（Hz），s代表的是電機(jī)的轉(zhuǎn)差，n則代表的是電機(jī)的轉(zhuǎn)速（r/min）。因此，，根據(jù)上述內(nèi)容可知，交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率f、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)p、電機(jī)轉(zhuǎn)差s之間有著緊密聯(lián)系，可以采用調(diào)節(jié)電源頻率的方式來(lái)調(diào)節(jié)異步電機(jī)轉(zhuǎn)速。在調(diào)整交流異步電機(jī)的過(guò)程中，如果電機(jī)轉(zhuǎn)速的方向是由高速向著低速進(jìn)行，必須讓感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電源頻率的比值維持一個(gè)定值狀態(tài)下，才能確保電機(jī)定子的磁通量處于穩(wěn)定情況。若電機(jī)的調(diào)節(jié)方向與上述相反，則電機(jī)繞組絕緣強(qiáng)度給電源電壓帶來(lái)的影響會(huì)處于一個(gè)保穩(wěn)定狀態(tài)，而頻率會(huì)不斷增加，使得磁通量呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)，最終會(huì)減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩。

（二）交流異步電機(jī)的DSP控制實(shí)現(xiàn)方法

通過(guò)上述分析可知，在交流異步電機(jī)的調(diào)節(jié)方向是由高速向低速進(jìn)行的過(guò)程中，必須通過(guò)補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩才能真正實(shí)現(xiàn)電機(jī)智能化控制過(guò)程。在頻率隨著轉(zhuǎn)速降低而減少的情況下，電源電壓也會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，只有采用電壓補(bǔ)償?shù)姆绞剑拍苁勾磐勘３衷诜€(wěn)定狀態(tài)，從而使電機(jī)轉(zhuǎn)矩得到有效補(bǔ)償。在實(shí)際運(yùn)過(guò)程中，合理的應(yīng)用DSP控制器，可以非常方便地實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程，最終讓系統(tǒng)電壓始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。通過(guò)情況下，采用將寬頻脈沖波轉(zhuǎn)化為寬度漸變的脈沖波SPWM，可以是諧波含量不懂減少，從而獲得比較好的驅(qū)動(dòng)效果。根據(jù)DSP控制器的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，SPWM脈沖波的漸變規(guī)律與正弦變化規(guī)律基本相似，在將等腰三角形波與正弦波進(jìn)行比較的情況下，可以在二者位于三角形腰部交點(diǎn)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的開和關(guān)。通常情況下，三角形波被稱作是載波，正弦波被稱作是調(diào)制波，一般正弦波的頻率與幅值的控制都比較方便，因此，采用改變正弦波方式可以對(duì)輸出電源頻率進(jìn)行有效控制，從而真正改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。與此同時(shí)，如果調(diào)節(jié)正弦波幅值，可以有效改變其與載波之間的交點(diǎn)，從而改變輸出脈沖寬度，以在輸出電壓控制板連續(xù)輥壓線鋸切工序不足的情況下，結(jié)合PLC的飛剪控制系統(tǒng)，真正完成生產(chǎn)連續(xù)動(dòng)態(tài)鋸切操作。通過(guò)一段時(shí)間的跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，上述系統(tǒng)的正常運(yùn)行，可以使中纖板連續(xù)輥壓線更加連續(xù)、自動(dòng)化和完善，在提高中纖板連續(xù)輥壓線生產(chǎn)能力的同時(shí)，對(duì)于提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著重要影響，是我國(guó)電機(jī)控制技術(shù)不斷提高的重要方向。

結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，在軍工、機(jī)械等多個(gè)領(lǐng)域中，電機(jī)控制系統(tǒng)的不斷推廣，使生產(chǎn)效率得到大大提高，特別是DSP技術(shù)的合理應(yīng)用，大大降低企業(yè)生產(chǎn)成本，使電機(jī)控制系統(tǒng)的整體性能得到全面提高，對(duì)于推動(dòng)電機(jī)控制智能化發(fā)展有著重要影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 彭濤，飛，張宏偉，張蕾.基于DSP和CAN總線多軸電機(jī)控制系統(tǒng)[J].信息技術(shù)，2015，02：117-120.

篇6

【關(guān)鍵詞】模糊控制 PID 單片機(jī) 直流電機(jī)

【中圖分類號(hào)】TP273.4;TM33 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）17-0230-02

引言

在直流電機(jī)的控制過(guò)程中往往具有不確定性和非線性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，采用常規(guī)PID控制算法難以達(dá)到理想的控制效果。系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)合模糊控制算法，按模糊控制理論建立模糊控制規(guī)則并求出模糊控制表，根據(jù)提取到的直流電機(jī)采樣信息查詢模糊控制表來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)向的控制。

1、直流電機(jī)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)選用STC12C5A60S2作為主控芯片，用以完成對(duì)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制、信息處理和直流電機(jī)的控制。在窗簾機(jī)的應(yīng)用上面，直流減速電機(jī)可精確控制，又能彌補(bǔ)步進(jìn)電機(jī)無(wú)電狀態(tài)下不能轉(zhuǎn)動(dòng)的缺陷。采用L298N驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，利用PWM調(diào)制與使能變換的方式可進(jìn)行電機(jī)調(diào)速與變向?？刂拼昂熼_合的過(guò)程中同時(shí)檢測(cè)光電開關(guān)的狀態(tài)，以確定當(dāng)前窗簾/窗戶的狀態(tài)。通過(guò)對(duì)電機(jī)角速度的采樣分析，利用單片機(jī)進(jìn)行信息處理并優(yōu)化控制。

2、PID控制

按偏差信號(hào)的比例、積分和微分進(jìn)行控制的控制器稱為PID控制器，其控制規(guī)律成為PID控制算法。如圖1所示，給定值與輸出值的偏差e（t）的比例、積分和微分線性組合，形成控制量u（t）的輸出。

式中：u（t）-控制器的輸出 Kp -控制器的比例系數(shù)。

Ti-控制器的積分時(shí)間常數(shù)。 Td-控制器的微分時(shí)間常數(shù)。

e（t）-控制器輸入，給定值和被控對(duì)象輸出值的差，稱偏差信號(hào)。

PID控制器中的比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)的參數(shù)都必須選取適當(dāng)，否則也會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定。（1）比例環(huán)節(jié)能迅速反映偏差從而減小偏差，控制作用強(qiáng)弱取決于Kp。Kp越大，則過(guò)渡過(guò)程越短，穩(wěn)態(tài)誤差也越小;但Kp越大，超調(diào)量也越大，越容易產(chǎn)生振蕩，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)性能變壞，甚至?xí)归]環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。（2）積分環(huán)節(jié)：只要存在偏差，積分的控制作用就會(huì)不斷積累，輸出控制量以消除偏差。但積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)加大，控制的動(dòng)態(tài)性能變差，甚至?xí)归]環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。（3）微分環(huán)節(jié)：微分控制有助于減小超調(diào)量，克服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但會(huì)使系統(tǒng)抑制干擾的能力降低。微分部分的作用強(qiáng)弱由微分時(shí)間Td決定。Td越大，抑制e（t）變化的作用越強(qiáng);Td越小，反抗e（t）變化的作用越弱。

PID控制系統(tǒng)的連續(xù)時(shí)間信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣和整量化后，變成的數(shù)字量無(wú)論是積分還是微分都只能用數(shù)值計(jì)算去逼近。因此PID控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)，也必須用數(shù)值逼近的方法。當(dāng)采樣周期相當(dāng)短時(shí)，用求和代替積分、差商代替微商，使 PID 算法離散化，將描述連續(xù)時(shí)間 PID算法的微分方程，變?yōu)槊枋鲭x散時(shí)間 PID 算法的差分方程，即為數(shù)字PID 位置型控制算式。

其中Kp、Ki、Kd分別為比例、積分、微分系數(shù)。

PID控制在穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)定精度方面都體現(xiàn)很好，其適應(yīng)性強(qiáng)，適應(yīng)各種控制對(duì)象。但參數(shù)的整定是PID控制的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，動(dòng)態(tài)特性不太理想;PID控制不具有自適應(yīng)控制能力，對(duì)于時(shí)變、非線性系統(tǒng)控制效果不佳。當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)變化時(shí)，控制性能會(huì)產(chǎn)生較大的變化，控制特性可能變壞，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

3、模糊控制

模糊控制是以模擬集合論、模擬語(yǔ)言變量和模擬推理為基礎(chǔ)的一種智能控制方法。它模擬人的思維推理過(guò)程，構(gòu)造一種非線性控制，以滿足復(fù)雜的、不確定的過(guò)程控制需要。

模糊控制器的控制規(guī)律由程序?qū)崿F(xiàn)。首先根據(jù)采樣值得到模糊控制器的輸入量并進(jìn)行量化處理;量化后的變量進(jìn)行模糊化處理，得到模糊量;根據(jù)輸入模糊控制量及模糊控制規(guī)則，按模糊推理合成規(guī)則計(jì)算控制量（輸出的模糊量）;對(duì)模糊輸出量進(jìn)行模糊化處理，得到控制量的精確量，并進(jìn)行輸出量化處理，得到實(shí)際控制量。

3.1模糊控制器的設(shè)計(jì)

模糊控制器的設(shè)計(jì)包括四個(gè)層面：模糊控制器輸入輸出量的確定、輸入輸出變量模糊集合和隸屬函數(shù)的確定、模糊控制規(guī)則表、反模糊化處理求取輸出控制量。

在模糊控制器中，模糊控制規(guī)則表是系統(tǒng)控制自整定最重要的環(huán)節(jié)。變量包括系統(tǒng)偏差e和偏差變化率ec、輸出控制量u。根據(jù)系統(tǒng)輸出的偏差及偏差變化率趨勢(shì)來(lái)消除偏差，得到模糊控制規(guī)則。

通過(guò)模糊控制規(guī)則表的查詢，反模糊化處理可求取精確的輸出控制量。

3.2自適應(yīng)模糊控制算法

模糊控制與PID控制結(jié)合構(gòu)成模糊PID控制。PID控制的關(guān)鍵是參數(shù)的確定，自適應(yīng)模糊控制算法是用模糊控制來(lái)確定PID參數(shù)的，也就是根據(jù)系統(tǒng)偏差e和偏差變化率ec，用模糊控制規(guī)則在線對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行修改。先找出PID各個(gè)參數(shù)與e和ec之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過(guò)不斷檢測(cè)e和ec，再根據(jù)模糊控制原理來(lái)對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線修改，以滿足在不同e和ec時(shí)對(duì)控制參數(shù)的不同要求，使控制對(duì)象具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能，且計(jì)算量小，易于在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)參數(shù)Kp、Ki和Kd對(duì)系統(tǒng)輸出特性的影響，可歸納出在不同的e和ec時(shí)，被控參數(shù)Kp、Ki和Kd的自整定要求，從而可得模糊控制規(guī)則的語(yǔ)言描述為：

不同的偏差e和偏差變化率ec，對(duì)PID控制器參數(shù)Kp，Ki，Kd的整定要求不同。

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關(guān)鍵詞：智能控制 電機(jī)控制 裝置 保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2012）002-057-02

1 前言

無(wú)論是由三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)還是由三相永磁同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的伺服系統(tǒng)，都是非線性的時(shí)變系統(tǒng)。盡管采用了矢量控制，仍然不能從根本上改變系統(tǒng)的非線性特性，而直接轉(zhuǎn)矩控制自身就是一種非線性控制方式。矢量控制嚴(yán)重依賴于電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，其參數(shù)在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中會(huì)發(fā)生較大變化。事實(shí)上，這些與實(shí)際電動(dòng)機(jī)是不完全相符的。其結(jié)果之一是在電磁轉(zhuǎn)矩中一定還包含有諧波轉(zhuǎn)矩，這些諧波轉(zhuǎn)矩是未知的，在實(shí)際控制系統(tǒng)中，通常將其作為一種擾動(dòng)來(lái)處理。此外，還會(huì)有多種原因增加系統(tǒng)的非線性和不確定因素。在不同條件下，這些都會(huì)成為制約伺服系統(tǒng)控制質(zhì)量的瓶頸。所以，需要真正改變高性能服系統(tǒng)中的非線性、參數(shù)變化、擾動(dòng)和噪聲等控制問(wèn)題，才能進(jìn)一步提高系統(tǒng)的控制性能。

2 智能控制及其控制目的

智能控制是自動(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi)的一門新興學(xué)科，模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是其中的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可以用來(lái)解決一些傳統(tǒng)控制方法難以解決的問(wèn)題。首先，智能控制不依賴于控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，只按實(shí)際效果進(jìn)行控制，在控制中有能力并可以充分考慮系統(tǒng)的不精確性和不確定性。其次，智能控制具有明顯的非線性特征。就模糊控制而言，無(wú)論是模糊化、規(guī)則推理，還是反模糊化，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)都是一種映射，這種映射反映了系統(tǒng)的非線性，而這種非線性很難用數(shù)學(xué)來(lái)表達(dá)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在理論上就具有任意逼近非線性有理函數(shù)的能力，還能比其他逼近方法得到更加易得的模型。近些年來(lái)，已提出了各種基于智能控制的控制策略和控制方法，已逐步形成了一種新的控制技術(shù)。應(yīng)著重指出的是，雖然將智能控制應(yīng)用于伺服驅(qū)動(dòng)的研究已取得了不少成果，但是還有許多理論和技術(shù)問(wèn)題尚待解決。由于智能控制涉及面廣，不可能具體介紹很多內(nèi)容，好在這方面已有很多文獻(xiàn)可供參考，這里希望通過(guò)舉例來(lái)介紹它們的控制思想和控制方式。

3 智能電機(jī)控制系統(tǒng)的組成及應(yīng)用

3.1 逆變器

(1)主要電路形式選擇與功率開關(guān)管的應(yīng)用

現(xiàn)階段，很多生產(chǎn)加工行業(yè)常用的是以星形三相三狀態(tài)和兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)兩種方式。主電路的核心部分是作用各異的逆變器功率開關(guān)管。在大功率電機(jī)的控制中，也可選擇MCT，它是MOSFET與晶閘管的復(fù)合器件，具有高電壓、大電流、工作頻次高、控制功率小、易驅(qū)動(dòng)、使用低成本集成驅(qū)動(dòng)電路控制等優(yōu)點(diǎn)。為了提高逆變器的可靠性、縮小體積，也可以采用近年來(lái)迅速發(fā)展的功率集成電路(PIC)。PIC將多個(gè)功率開關(guān)管及其快恢復(fù)二極管集成為一體。

(2)驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成

在電機(jī)使用中，首先由驅(qū)動(dòng)電路將控制器的輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大后，才能向各功率開關(guān)管送去使其能飽和導(dǎo)通和可靠關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)把驅(qū)動(dòng)電路制成有一定輸出功率的專用集成電路，并且已經(jīng)開始漸漸在無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)上得到推廣應(yīng)用。

3.2 控制器

智能電機(jī)中的控制器主要有兩個(gè)概念。一個(gè)是基于專用集成電路的控制系統(tǒng)。就現(xiàn)在的市場(chǎng)環(huán)境來(lái)講，國(guó)內(nèi)很多生產(chǎn)廠家推出了不同規(guī)格和用途的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制專用集成電路。這些具有一定專利的指定電機(jī)配用的集成控制電路克服了分立元件帶來(lái)的弊端，使控制電路體積小、可靠性高，對(duì)于特定環(huán)境下完成特定功能、并具有規(guī)?；a(chǎn)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，是首選方案。但其應(yīng)用范圍局限性大，功能難以擴(kuò)展。第二種智能電機(jī)中的控制器主要是指以微型計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng)與全數(shù)字化控制系統(tǒng)。隨著無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，對(duì)它的實(shí)用性能也提出了更高的要求，因而其控制器由以硬件模擬電子器件為主，轉(zhuǎn)向采用數(shù)字電路、單片機(jī)以及數(shù)字信號(hào)處理器方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)半數(shù)字化的數(shù)?；旌峡刂坪腿珨?shù)字化控制，控制規(guī)律由硬件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向以軟件實(shí)現(xiàn)。

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關(guān)鍵詞：電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；采樣電阻；電流傳感器；電流采樣

一、引言

電動(dòng)機(jī)自誕生之日起，就對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展起著極大的推動(dòng)作用，大大提高了社會(huì)的生產(chǎn)力水平。電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用涉及到生活的方方面面，大到軍事、航空，小到辦公自動(dòng)化、家用電器、工業(yè)過(guò)程控制、精密機(jī)床以及汽車電子等工業(yè)和民用領(lǐng)域，無(wú)不活躍著各式各樣的電動(dòng)機(jī)。相應(yīng)地，圍繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制開發(fā)也在飛速發(fā)展，各種調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、變頻器等應(yīng)用產(chǎn)品層出不窮，在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制開發(fā)中，電流檢測(cè)是非常重要的環(huán)節(jié)，精確的電流采樣，是電機(jī)良好運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。電流檢測(cè)的目的有兩個(gè)：一是為了確保電機(jī)的快速啟動(dòng)性能，對(duì)電機(jī)電路主電流信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，讓控制器給出確切的PWM控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制；二是為了保障電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的短路、過(guò)流等故障，能夠準(zhǔn)確及時(shí)地將這些故障信息反饋給控制器，控制器給出控制信號(hào)使得及時(shí)關(guān)斷開關(guān)以便硬件得到保護(hù)。

也就是說(shuō)，一個(gè)典型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，應(yīng)該含有母線電流檢測(cè)、電機(jī)相電流檢測(cè)電路，還可能為了檢測(cè)某個(gè)功能模塊電路是否止常T作而設(shè)置特定的電流檢測(cè)電路。因此，如何精確有效地設(shè)計(jì)電流檢測(cè)電路是電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

二、電流信號(hào)的采樣

監(jiān)測(cè)某個(gè)信號(hào)之前，首先需要對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采樣。通常，電流信號(hào)的采樣有以下幾種方法。

（1）采樣電阻。采樣電阻測(cè)電流的原理是這樣的：將采樣電阻串接在要監(jiān)測(cè)的電路回路里，電流流過(guò)時(shí)，在采樣電阻兩端產(chǎn)生壓降，這樣就把電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。然后，對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行處理變換，輸入到微處理器的A/D單元，完成檢測(cè)的目的。

采樣電阻的這種檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低，但是很難做到電阻值穩(wěn)定不變，采樣精度不高，不能提供準(zhǔn)確的電流值。而且反饋控制電路與主電路沒(méi)有隔離，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中，萬(wàn)一功率電路的高電壓通過(guò)反饋電路進(jìn)入控制電路，將危及到控制系統(tǒng)的安全 。因此，采樣電阻一般應(yīng)用在精度要求不高、成本敏感的應(yīng)用場(chǎng)合。

（2）電流傳感器?；魻栃?yīng)在1879年被E.H.霍爾發(fā)現(xiàn)，它定義了磁場(chǎng)和感應(yīng)電壓之間的關(guān)系，這種效應(yīng)和傳統(tǒng)的感應(yīng)效果完全不同。當(dāng)電流通過(guò)一個(gè)位于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體的時(shí)候，磁場(chǎng)會(huì)對(duì)導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生一個(gè)垂直于電子運(yùn)動(dòng)方向上的作用力，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電壓差。霍爾電流傳感器就是利用霍爾效應(yīng)將一次大電流變換為二次微小電壓信號(hào)的傳感器，它有兩種工作方式，分別是直測(cè)式（開環(huán)）電流傳感器和磁平衡式（閉環(huán)）電流傳感器。直測(cè)式霍爾電流傳感器的不足是檢測(cè)裝置的體積過(guò)大；而磁平衡式霍爾電流傳感器體積小，其顯著長(zhǎng)處是磁場(chǎng)補(bǔ)償法，保持鐵心磁通為零，電流過(guò)載能力強(qiáng)，套在被測(cè)母線上即可工作。

霍爾電流傳感器產(chǎn)品已經(jīng)模塊化，可以測(cè)量交流、直流、脈沖等多種電流信號(hào)，其最大優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高、響應(yīng)快速、隔離檢測(cè)、線性度好。因此，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中采用霍爾電流傳感器檢測(cè)電流的方法是目前應(yīng)用比較普遍的方法，已經(jīng)在中高端伺服產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。

（3）電流互感器。電流互感器是利用變壓器原、副邊電流成比例的特點(diǎn)制成的。其工作原理、等值電路也與一般變壓器相同，只是其原邊繞組串聯(lián)在被測(cè)電路中，且匝數(shù)很少；副邊繞組接電流表、繼電器電流線圈等低阻抗負(fù)載，近似短路。原邊電流（即被測(cè)電流）和副邊電流取決于被測(cè)線路的負(fù)載，而與電流互感器的副邊負(fù)載無(wú)關(guān)。電流互感器運(yùn)行時(shí)，副邊不允許開路。因?yàn)橐坏╅_路，原邊電流均成為勵(lì)磁電流，使磁通和副邊電壓大大超過(guò)正常值而危及人身和設(shè)備安全。

在測(cè)量交變電流的大電流時(shí)，為便于二次儀表測(cè)量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外，線路上的電壓都比較高，如直接測(cè)量是非常危險(xiǎn)的，電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。它將高電流按比例轉(zhuǎn)換成低電流，一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等測(cè)量裝置。電流互感器一般體積較大，造價(jià)昂貴，因此，一般應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，作為測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器。

綜上所述，由于體積和成本的原因，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常采用采樣電阻和霍爾電流傳感器來(lái)進(jìn)行電流采樣。

三、電流信號(hào)的處理

下面分別針對(duì)采樣電阻和霍爾電流傳感器的工作特性、使用特點(diǎn)介紹一下相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路。

（1）采樣電阻

采樣電阻信號(hào)調(diào)理電路如圖1所示，圖中R7為采樣電阻，應(yīng)用中將其串接在回路中。以運(yùn)放為中心構(gòu)成一個(gè)差分放大器，R1～R6設(shè)置放大器增益，R5同時(shí)用來(lái)提升采樣后的電壓值，使得放大器的輸入在合適的范圍。R8和C2用來(lái)濾除高頻噪聲。

圖1 采樣電阻信號(hào)調(diào)理電路

REF為參考電壓，產(chǎn)生電路如圖2所示，圖中R1和R2用來(lái)設(shè)置參考電壓值，根據(jù)不同的需要可以靈活調(diào)整這兩個(gè)電阻的值。

圖2 電流傳感器輸出信號(hào)調(diào)理電路

經(jīng)過(guò)處理后的電壓輸出信號(hào)Vo再經(jīng)過(guò)限幅即可輸人到微處理器的A/D單元。

（2）霍爾電流傳感器?；魻栯娏鱾鞲衅鬏敵鲂盘?hào)調(diào)理電路如圖3所示，電路形式和圖1類似。區(qū)別在于放大器的輸入，因?yàn)槌Ｓ玫幕魻栯娏鱾鞲衅魇菃屋敵鲂盘?hào)，有電流輸出和電壓輸出兩種形式，經(jīng)常把電流輸出形式轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)進(jìn)行處理。圖3中參考電壓的產(chǎn)生可參考圖2。

四、器件選擇及注意事項(xiàng)

存選用采樣電阻的過(guò)程中，要考慮自身的阻值、電感和精度，以降低自身的功率損耗和電壓尖峰。同時(shí)要注意溫度系數(shù)（TCR），可以參考其溫漂曲線。

電流傳感器的選擇注意測(cè)量范圍，的需要選擇不同量程的傳感器。根據(jù)不同當(dāng)原邊電流超過(guò)傳感器額定時(shí)，線性度將降低。為保證測(cè)量精度，傳感器額定測(cè)量值為被測(cè)信號(hào)l-1.5倍較為合適，如果被測(cè)信號(hào)有較大的波形系數(shù)，還需進(jìn)一步加大量程，確保被測(cè)信號(hào)峰值不超出傳感器測(cè)量范同。電流傳感器的生產(chǎn)廠家比較有代表性的有LEM公司、IR公司、Honey-well公司等。國(guó)內(nèi)做的較好的有寧波株洲時(shí)代電子、南京托肯電子、南京中旭等。

尤其要注意的是運(yùn)放的選擇，因?yàn)橐话闼欧到y(tǒng)中PWM調(diào)制頻率很高，通常在20kHz左右，因此相電流是一個(gè)脈動(dòng)電流。另外，A/D轉(zhuǎn)換單元采樣速度很高。因此，在選擇運(yùn)放時(shí)，要選擇帶寬大、高速的精密運(yùn)放，只有這樣才能滿足電流采樣的需要。

圖3 參考電壓產(chǎn)生電路

五、結(jié)束語(yǔ)

精確的電流檢測(cè)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，它是構(gòu)成電流閉環(huán)的前提條件，同時(shí)，監(jiān)測(cè)電流可以防止系統(tǒng)發(fā)生短路、過(guò)流故障，有效保護(hù)系統(tǒng)安全，可以說(shuō)是電機(jī)控制系統(tǒng)中不可缺少的環(huán)節(jié)。目前在各種自動(dòng)門系統(tǒng)、安防工程、鉗形儀表等設(shè)備中都或多或少地應(yīng)用到電流檢測(cè)技術(shù)，探討其實(shí)現(xiàn)形式有助于推動(dòng)其應(yīng)用發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]魯光輝.霍爾電流傳感器的性能及應(yīng)用『J1.四川文理學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)，2007，17（2）：40-42.

[2]陳偉，張英，劉增玉.兩種保護(hù)用電流采樣電路的比較及應(yīng)用[J].精密制造與自動(dòng)化，2007 （1）：45-46.

[3]胡衛(wèi)華，張朋年.基于霍爾效應(yīng)的電流傳感器ACS706ELC一20A及其應(yīng)用[J].電子元器件應(yīng)用，2009，l1（7）：1-3

篇9

效率問(wèn)題很復(fù)雜

同大多數(shù)性能指標(biāo)一樣，效率是非常復(fù)雜的。經(jīng)常就連設(shè)計(jì)者和調(diào)試者都經(jīng)常無(wú)法確定應(yīng)該如何解釋給定系統(tǒng)中各部件眾多的標(biāo)稱效率。

電機(jī)手冊(cè)上可能標(biāo)著85％，變速箱數(shù)據(jù)單則寫著90％，而控制部分則僅僅標(biāo)著“高效率”。這些表示效率的數(shù)字通常來(lái)自理想的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，不一定能夠代表各個(gè)部件的目標(biāo)應(yīng)用。圖1為簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)示意圖。

對(duì)于給定的電機(jī)和調(diào)制方式，系統(tǒng)的工作效率是供電電壓、轉(zhuǎn)動(dòng)速度、負(fù)荷扭矩和溫度的函數(shù)。因?yàn)闃?biāo)稱效率只適用于這些參數(shù)的特定組合，所以設(shè)計(jì)者必須要求電機(jī)廠商提供更多的效率數(shù)據(jù)。在變速應(yīng)用中，效率會(huì)隨著各種運(yùn)轉(zhuǎn)模式而改變。這一點(diǎn)也同樣適用于系統(tǒng)中的傳送帶、滑輪、變速箱等。

交流電機(jī)效率主要是通過(guò)鐵芯損耗、轉(zhuǎn)子／定子銅損和偏差／摩擦損耗來(lái)決定的。鐵芯損耗是由鐵質(zhì)轉(zhuǎn)子和定子中的感應(yīng)渦電流和磁滯效應(yīng)造成的。因?yàn)檗D(zhuǎn)子和定子的銅損是由銅電阻決定的(12R)，所以增加轉(zhuǎn)子銅條尺寸和定子線規(guī)可以降低銅損。要降低鐵芯損耗，可以使用更高級(jí)的鋼片和通過(guò)改變尺寸來(lái)降低磁通量密度。但增加銅條尺寸會(huì)增加成本，而且會(huì)限制定子上能夠繞線的匝數(shù)。當(dāng)鐵芯損耗和銅損相等時(shí)，電機(jī)的工作效率最高，這種情況通常出現(xiàn)在其標(biāo)稱負(fù)載的75％～90％之間。

有些電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)受這類損耗的影響較小。例如，無(wú)刷直流電機(jī)中不存在轉(zhuǎn)子銅損，因?yàn)樗捎糜来判赞D(zhuǎn)子。開關(guān)或可變磁阻電機(jī)的效率很高，部分歸因于不存在轉(zhuǎn)子銅損，因?yàn)檫@兩種電機(jī)的轉(zhuǎn)子也不會(huì)通過(guò)傳導(dǎo)電流。

雖然使用高級(jí)控制算法的電子驅(qū)動(dòng)電路可以通過(guò)向電機(jī)提供理想電壓波形來(lái)顯著地提高效率，但是其也存在自身的效率問(wèn)題?？刂菩室蛩匕ㄜ泦?dòng)損耗、整流損耗、功率橋切換和傳導(dǎo)損耗以及功率因數(shù)校正損耗。

只有在電源加載到驅(qū)動(dòng)電路之后大約1s內(nèi)，有源軟啟動(dòng)電路才有很大的功耗。此后，它們只占用非常小的VI功耗，因?yàn)楣β识纪ㄟ^(guò)有源開關(guān)分路到軟啟動(dòng)限流器。分馬力控制系統(tǒng)通常使用一個(gè)繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的――將這些損耗降低到接近零。

整流損耗占到這部分損耗的很大一部分。由于常見的橋式整流器的Vf是1V，所以在2kW電機(jī)控制中這部分損耗很容易就會(huì)接近15W。Vf較低的整流器的價(jià)格很高。對(duì)于交流感應(yīng)和無(wú)刷直流電機(jī)控制而言，功率橋電路通常是由6個(gè)二極管和6個(gè)MOSFET／IGBT組成的完整的三相整流橋電路。功率橋電路的開關(guān)損耗是調(diào)制方式的函數(shù)，與開關(guān)頻率成正比。

功率因數(shù)控制

最后，同樣重要的是從交流輸電線引出功率的效率，即功率因數(shù)(PF)。感性和容性元件會(huì)在電路和交流輸電線之間產(chǎn)生重復(fù)的環(huán)電流。交流電源電流中的諧波失真可能是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的非線性元件產(chǎn)生的。

無(wú)功功率和諧波電流要求交流電源所提供的功率要比系統(tǒng)實(shí)際消耗功率更多，才能很好地利用視在功率。有功功率與視在功率的比值就是PF，取值范圍在0～1.0之間。PF等于1.0是理想情況，而在0.65時(shí)，交流輸電線路需要提供大約1.5倍于應(yīng)用有功功率的功率，這會(huì)極大得提高電力公司的成本，而電力公司通常會(huì)向低PF的工業(yè)客戶收取額外的費(fèi)用。

有很多的功率因數(shù)校正(PFC)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在。PFC升壓變換器是電機(jī)控制系統(tǒng)中最常見的，因?yàn)槠湟子趯?shí)現(xiàn)且成本低廉。PFC升壓變換電路使得驅(qū)動(dòng)能夠輕松地支持寬的輸入電壓范圍(100～250V交流電壓)并校正低壓線路問(wèn)題。在PFC升壓變換器結(jié)構(gòu)中，直流鏈路通常是370～400V直流電壓。

在驅(qū)動(dòng)中增加PFC電路帶來(lái)了一些好處，其中包括不低于0.95的PF以及期望得到的較小直流鏈路電容，這是因?yàn)槟芰渴且訮FC開關(guān)頻率(標(biāo)稱頻率>20kHz)從PFC的電感傳輸?shù)诫娙莸?，而不是?20Hz從整流線路上傳輸來(lái)的。

不過(guò)，顯而易見，這樣會(huì)引入PFC損耗。對(duì)1kW電機(jī)控制電路而言，常見的PFC電路損耗大約為50W。另一種結(jié)構(gòu)是采用MOSFET來(lái)代替橋式整流二極管，這樣可以減小整流損耗。

是啟用新方案時(shí)候了

一般的電機(jī)在其服役期間的用電費(fèi)用會(huì)高達(dá)最初購(gòu)買價(jià)格的75倍，因此，是進(jìn)行補(bǔ)救的時(shí)候了。幸運(yùn)的是，半導(dǎo)體廠商極大地簡(jiǎn)化了這些效率問(wèn)題的解決辦法。比如，飛兆半導(dǎo)體公司同時(shí)為電機(jī)控制和PFC應(yīng)用提供了一套完整的智能功率模塊(SPM)產(chǎn)品系列。這些模塊包括柵極驅(qū)動(dòng)器、MOSFET／IGBT、二極管以及其他輔助元件，它們封裝小，可以加快產(chǎn)品上市時(shí)間。

一個(gè)應(yīng)用示例

為了認(rèn)識(shí)系統(tǒng)效率的重要性，我們可以看一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。這個(gè)特定的應(yīng)用出現(xiàn)在家畜育種房舍的通風(fēng)系統(tǒng)中，該通風(fēng)系統(tǒng)使用60個(gè)風(fēng)扇，每個(gè)風(fēng)扇的扇葉長(zhǎng)52英寸。每個(gè)風(fēng)扇每分鐘必須扇動(dòng)28000立方英尺的空氣。在必需速度780rpm時(shí)，扇軸需要提供大約2kW功率才能轉(zhuǎn)動(dòng)扇葉。這些風(fēng)扇每年需要工作8500小時(shí)。

在傳統(tǒng)方案中，這種應(yīng)用都會(huì)使用三相、2.5kW的交流感應(yīng)電機(jī)／啟動(dòng)器通過(guò)繼電器連接到交流輸電線，效率大約為80％，而PF大約為0.88。因?yàn)檫@些風(fēng)扇的標(biāo)稱速度大約為1750rpm，所以就會(huì)使用機(jī)械傳送帶和皮帶輪系統(tǒng)將速度降低到風(fēng)扇葉片所需要的速度(見圖2)。

篇10

Abstract: With the increased demand of mechanical and electrical products on the winding quality,the original PLC control system of winding machine has been difficult to meet the requirements of evolving mechanical and electrical products. Winding machine PLC control system has the disadvantages of high cost,single work way and inconvenient human computer interaction. To solve this problem,we designed a new control system that could replace PLC control system - using single chip to control motor windings machine controller.

關(guān)鍵詞:單片機(jī);步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器;加/減速控制

Key words: singlechip;stepper motor driver;accelerate/deceleration control

中圖分類號(hào):F270 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)12-0218-01

1系統(tǒng)性能及控制要求

1.1 系統(tǒng)性能

在本控制系統(tǒng)中,主要利用控制器輸出的CP、CW脈沖信號(hào),通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對(duì)三臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制,帶動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作,實(shí)現(xiàn)繞線,另外通過(guò)拖板電機(jī)實(shí)現(xiàn)繞組位置轉(zhuǎn)動(dòng)的控制,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)電機(jī)繞組的全自動(dòng)化繞線操作。在生產(chǎn)過(guò)程中,可以根據(jù)操作的要求實(shí)現(xiàn)不同的繞線速度、線圈匝數(shù)等的設(shè)定。

1.2 控制要求

1.2.1 可預(yù)設(shè)多種控制模式?？深A(yù)先設(shè)定慢速、中速、快速和拖板運(yùn)行等四種操作模式。

1.2.2 每種控制模式下的加減速、步數(shù)可隨意設(shè)定。在任一控制模式下的加減速曲線、運(yùn)行步數(shù)都可事先設(shè)定。

1.2.3 可同時(shí)控制三臺(tái)電機(jī)的同步工作和單獨(dú)控制一臺(tái)拖板電機(jī)工作。

1.2.4 具有斷電數(shù)據(jù)保持功能,能記憶上次的參數(shù)及最后一次運(yùn)行值。

1.2.5 具有數(shù)據(jù)顯示及告警提示功能。

2設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)

2.1 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1.1 整體電路設(shè)計(jì)思想。本設(shè)計(jì)采用STC89C51系列單片機(jī)芯片對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制,通過(guò)I/O口輸出具有時(shí)序的方波作為步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào),信號(hào)經(jīng)過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作;同時(shí)采用二極管矩陣鍵盤來(lái)對(duì)電機(jī)的狀態(tài)或設(shè)置進(jìn)行控制,并用4位LED數(shù)碼管顯示出相關(guān)的參數(shù),還利用AT24C02對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.1.2 各功能電路的實(shí)現(xiàn)。①電源電路。將交流220V經(jīng)過(guò)降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓的形式,得到直流9V和5V對(duì)控制器進(jìn)行供電。②單片機(jī)最小系統(tǒng)電路。本單片機(jī)系統(tǒng)采用宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾/高速/低功耗的STC89C51系列單片機(jī)芯片,它是MCS-51系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品;它們?cè)谥噶钕到y(tǒng)中、硬件系統(tǒng)和片內(nèi)資源與標(biāo)準(zhǔn)的51系列單片機(jī)完全兼容。③鍵盤電路。采用二極管矩陣鍵盤電路,分別由P1.0-1.3作輸入,當(dāng)某一按鍵被按下時(shí),相對(duì)應(yīng)的端口被置為高電平,此時(shí)CPU檢測(cè)到相應(yīng)端口的變化,通過(guò)查表的方式確認(rèn)按鍵的功能,減少CPU對(duì)各端口掃描時(shí)間,提高CPU的效率。④顯示電路。采用4只共陽(yáng)數(shù)碼管作顯示,分別利用P0口對(duì)各數(shù)碼管的筆劃段進(jìn)行掃描,P2.4-2.7口作循環(huán)掃描顯示控制,另外還通過(guò)P2和P3口作按鍵顯示和告警音提示等功能控制。⑤存儲(chǔ)電路。由于本系統(tǒng)需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)比較多,并且要具有斷電數(shù)據(jù)保持功能,能對(duì)上次的參數(shù)及運(yùn)行值進(jìn)行記錄,因此采用AT24C02存儲(chǔ)器作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。⑥接口電路。分別利用P1.4、P3.5、P3.4口經(jīng)過(guò)ULM2003反相放大后作CP脈沖和CW脈沖的信號(hào)輸出,對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制,從而達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的目的。

2.2 軟件程序設(shè)計(jì)

在該系統(tǒng)中,相應(yīng)的控制信號(hào)由單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生,根據(jù)需要通過(guò)鍵盤輸入電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)動(dòng)速度及轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù),在工作時(shí)用數(shù)碼管來(lái)動(dòng)態(tài)顯示運(yùn)行的步數(shù)。所以軟件部分由4大模塊組成:系統(tǒng)監(jiān)控、鍵盤掃描及處理、顯示程序、控制信號(hào)產(chǎn)生程序。

2.2.1 系統(tǒng)監(jiān)控模塊。在監(jiān)控模塊中,應(yīng)完成系統(tǒng)的啟動(dòng),進(jìn)行鍵盤掃描得到相應(yīng)鍵值,完成對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速、步數(shù)及運(yùn)行方式的設(shè)置,并使步進(jìn)電機(jī)按要求進(jìn)行工作。為增加控制的靈活性,鍵盤輸入數(shù)據(jù)及啟動(dòng)命令在鍵盤掃描及處理程序中實(shí)現(xiàn)。

2.2.2 鍵盤掃描及處理、顯示模塊。本軟件程序模塊主要完成對(duì)鍵盤有無(wú)鍵按下進(jìn)行確認(rèn)。當(dāng)有鍵按下時(shí),通過(guò)查表方式確定按鍵值,并根據(jù)所得鍵值進(jìn)行處理,包括所按鍵是輸入鍵還是執(zhí)行鍵。顯示模塊主要是完成在進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入時(shí),顯示輸入的數(shù)據(jù)值。

2.2.3 控制信號(hào)產(chǎn)生模塊。①步進(jìn)脈沖的產(chǎn)生。在采用單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)中,控制系統(tǒng)的CP脈沖的頻率或者CW換向脈沖的高低電平實(shí)際上就是控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度和方向。②步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)及加/減速控制。速度控制中加/減控制是最基本的控制。電機(jī)由靜止到達(dá)設(shè)定的最大的速度所需的時(shí)間是由調(diào)試決定的。加速度太大,電機(jī)甚至不能克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩而失步,加速度太少,則完成指定的運(yùn)動(dòng)耗費(fèi)時(shí)間太多,加速度有兩種方案:線性加/減速度控制和等步距加/減速度控制。③步進(jìn)電機(jī)的換向控制。一般來(lái)說(shuō),驅(qū)動(dòng)器的輸入共有三路,它們是:步進(jìn)脈沖信號(hào)CP、方向電平CW、脫機(jī)使能信號(hào)EN。它們?cè)隍?qū)動(dòng)器內(nèi)部分別通過(guò)限流電阻接入光藕的負(fù)輸入端,且電路形式完全相同,在這三路輸入信號(hào)的共同的控制下,驅(qū)動(dòng)器將輸入合適的電流來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)完成指定的操作。

3結(jié)論

本控制器采用單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng),其轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)動(dòng)速度及運(yùn)行圈數(shù)可以通過(guò)鍵盤輸入,運(yùn)用程序?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,由單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào),增加了控制的靈活性,經(jīng)實(shí)踐使用,達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。本控制器對(duì)于不同的繞線系統(tǒng),不同控制要求,通過(guò)修改相應(yīng)的電路及相關(guān)程序即可實(shí)現(xiàn),通用性強(qiáng),具有自動(dòng)化程度高、成本低、體積小、控制精確等優(yōu)點(diǎn),有很好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn):

[1]劉國(guó)永,陳杰平.單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].安徽技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2002.