基于PIC單片機的同步電動(dòng)機新型智能勵磁控制系統設計

3.3 失步保護電路

同步電動(dòng)機失步時(shí)會(huì )在其轉子回路產(chǎn)生不衰減的交變電流分量，通過(guò)測取轉子勵磁回路分流器上的交變電流信號，對其波形特征進(jìn)行分析即可快速、準確判斷電機是否失步。電動(dòng)機失步是很?chē)乐氐氖鹿?，必須快速、準確的判斷。因此我們把失步毫伏信號通過(guò)放大電路、比較電路轉換成方波信號經(jīng)光耦隔離接到PIC單片機的外部中斷輸入管腳。單片機通過(guò)檢測方波信號的頻率來(lái)判斷電機是否失步，還是勵磁回路產(chǎn)生了同步振蕩。失步信號轉換電路如圖3所示。

當電機失步后，立即封鎖PWM輸出，復位投勵繼電器，使電機進(jìn)入異步驅動(dòng)階段。此后電機轉速上升，待進(jìn)入臨界滑差后，按準確強勵對電機實(shí)施整步，使電機恢復到同步狀態(tài)。如整步失敗，單片機發(fā)出跳閘信號動(dòng)作于跳閘回路，保護繼電器動(dòng)作，液晶顯示“失步”。

圖3 失步信號轉換電路

3.4 勵磁電流采樣電路

從串聯(lián)在勵磁回路的分流器上測取勵磁電流信號。假設分流器變比為300A/75mv，同步電動(dòng)機轉子穩定運行勵磁電流為150A，那么測得與電流成比例的電壓37.5mv。再通過(guò)放大電路經(jīng)光耦隔離(光耦工作在線(xiàn)性工作區，+5V供電電源)接到PIC單片機A/D管腳。單片機對光耦輸出端采樣就可以得到與勵磁電流大小成比例的電流信號。

4 軟件設計

系統軟件采用PIC單片機的HI-TECH PIC C語(yǔ)言編程，人機界面友好，操作簡(jiǎn)單。系統軟件采用模塊化結構，分別由主控程序、顯示程序、捕捉程序、數據采集程序、PID運算程序、過(guò)勵欠勵檢測程序、失步檢測程序、溫度檢測程序及中斷服務(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 結束語(yǔ)

基于PIC單片機設計的同步電動(dòng)機新型智能勵磁控制系統，利用PIC16F877單片機的捕捉單元及方波轉換電路方便、準確的在同步電動(dòng)機進(jìn)入“亞同步”狀態(tài)時(shí)投勵完全消除了電機起動(dòng)過(guò)程中的脈振和投勵沖擊現象;采用數字PID控制算法實(shí)時(shí)性好、可靠性高;利用PIC單片機的PWM單元及濾波電路實(shí)現了PID控制運算結果的D/A轉換，外圍電路簡(jiǎn)單系統實(shí)時(shí)性強;軟件設計采取了抗外界干擾措施，使系統具有較強的環(huán)境適應性和較高的可靠性。該系統在某工廠(chǎng)動(dòng)力分廠(chǎng)拖動(dòng)空氣壓縮機的同步電動(dòng)機上進(jìn)行了試用，證明系統具有較強的可操作性、可維護性和可靠性，并且結構簡(jiǎn)單、現場(chǎng)安裝調試方便、運行穩定。