泵站電機交流勵磁調速的控制技術(shù)

33三相轉子電流給定值計算由I2＊及θ＊易計算出轉子電流期望值在dq軸分量：=I2＊cosθ＊=－I2＊sinθ＊

已知定子供電角頻率為ω1，期望的轉子電流角頻率為ωs＊，采用兩相到三相的旋轉變換，如圖3所示可求得轉子三相電流的給定值ia＊、ib＊、ic＊：式中：λ=ωs＊t。

采用反饋控制方法，可實(shí)現實(shí)際轉子電流的跟蹤控制。

轉速調節器可采用常用的比例積分調節器，調節器參數可根據系統響應現場(chǎng)進(jìn)行調整。

圖5軟件框圖

4控制電路的硬件、軟件實(shí)現

由于控制電路需要對轉子電流幅值、相位進(jìn)行非線(xiàn)性計算，采用計算機控制是適宜的?？紤]到計算量較大且要求計算速度快，因此控制電路采用Intel公司的16位單片機80C196KC[5]為控制核心來(lái)實(shí)現。

由交交變頻主電路圖可知，轉子繞組電流為正時(shí)，應由正組晶閘管導通供電，反之由反組晶閘管導通供電。連接到同一相轉子繞組的正反組晶閘管不應該同時(shí)導通，否則會(huì )造成電源短路，損壞變流設備。因此應根據轉子繞組電流的極性來(lái)輸出或封鎖正反組晶閘管的觸發(fā)脈沖。同理，由于晶閘管關(guān)斷需要一定時(shí)間，在轉子繞組電流過(guò)零時(shí)，應封鎖該組的所有觸發(fā)脈沖。另外，當檢測到過(guò)流等嚴重故障時(shí)，也應封鎖觸發(fā)脈沖。為提高系統工作的可靠性，設計時(shí)從軟件、硬件兩方面實(shí)現了脈沖封鎖邏輯。

現場(chǎng)可編程器件PSD813F1內含128k的主快閃存儲器，32k的電可擦除存儲器及2k隨機存儲器，內有多達72根輸入線(xiàn)的可編程邏輯陣列及其他硬件。使用一片PSD813F1即可滿(mǎn)足控制電路對多種類(lèi)型存儲器及主要邏輯功能的要求[6]。

檢測電路將定子電壓、定子電流及轉速、轉子電流經(jīng)隔離、濾波與變換后，變成0～5V的電壓信號，由80C196進(jìn)行采樣處理。同時(shí)，檢測電路通過(guò)比較等形成轉子各相電流的過(guò)零與正負極性信號，這些信號直接送PSD813F1，經(jīng)其內部可編程的與或邏輯操作，完成對晶閘管觸發(fā)脈沖的輸出與封鎖控制。

液晶顯示與鍵盤(pán)輸入由一片89C51控制，89C51與80C196KC之間采用串行通信聯(lián)系。

控制電路結構框圖如圖4所示。

系統軟件設計的核心是轉速、轉子電流閉環(huán)控制的實(shí)現，主要包括循環(huán)執行的主程序與中斷程序設計兩部分。軟件框圖如圖5所示。

在主程序中完成采樣數據處理、轉速控制器的程序實(shí)現、轉子供電參數給定值的計算、轉子電流控制器實(shí)現及晶閘管觸發(fā)角的計算等。并根據運行按鈕的狀態(tài)來(lái)判斷是否終止程序的運行。

中斷程序主要包括：

(1)軟件定時(shí)及模數轉換中斷

80C196KC中A/D轉換一次只需約20μs微秒，間隔200μs可保證將定子電壓、定子電流、轉子兩相電流采樣一遍。程序設計時(shí)采用軟件定時(shí)器（HSO8）產(chǎn)生中斷，在每隔200μs一次的中斷程序中起動(dòng)A/D轉換，利用A/D中斷對上述電量依次進(jìn)行采樣，保存采樣結果，由主程序處理采樣數據。

（2）定時(shí)器1溢出—轉速測量中斷

轉速測量使用光電編碼器，編碼器輸出的脈沖信號經(jīng)整形后直接送80C196KC的定時(shí)器2時(shí)鐘輸入端，利用定時(shí)器1溢出中斷讀取定時(shí)器2的記數，并復位定時(shí)器2，由主程序根據定時(shí)器2的記數計算轉速。（3）HSIHSO輸出觸發(fā)脈沖中斷

晶閘管觸發(fā)脈沖的輸出時(shí)刻與轉子A相電源的過(guò)零點(diǎn)密切相關(guān)。硬件設計時(shí)將轉子A相電源的過(guò)零信號送HSI2輸入端，電源過(guò)零觸發(fā)HSI中斷，在HSI中斷程序中完成A組晶閘管觸發(fā)脈沖的輸出，同時(shí)起動(dòng)延時(shí)3.3ms的HSO中斷，再在中斷程序中依次完成B、C組晶閘管觸發(fā)脈沖的輸出。

5結語(yǔ)

由于雙饋調速所用變頻器的容量與轉差率成正比，因此雙饋調速在電機功率大、調速范圍窄的場(chǎng)合具有明顯優(yōu)勢，特別是在泵類(lèi)負載調速系統中具有廣闊應用前景。本文提出的方案綜合了速度與無(wú)功調節的需要，控制結構簡(jiǎn)明，具有推廣應用價(jià)值。