浅谈高性能直流调速系统的应用

作者:黄明文 来源:推广部 时间:2019-07-09 10:47

自20世纪80年代以来,国外四象限可逆直流调速器已经发展得非常成熟。例如,国内热销产品包括Continental 590系列和Siemens 6RA70。 590系列中的所有控制算法均由最新的32位微处理完成。控制软件包的结构和微处理器的处理速度可以确保主电路中所有控制通道的转换。及时完成确保电流环采样时间小于3.3ms(50Hz电源)或2.67ms(60Hz电源),速度环算法也可在此时间内完成,以获得优越的性能。这些产品提供精确的电机转矩控制、速度和位置控制。但是,国外产品价格昂贵,维护不方便,给生产带来许多不利因素和不便。

目前,直流调速器采用单片机控制器结构,不能满足电流控制要求。因此,本课题针对国内数字直流调速装置的发展现状以及直流调速装置在国内市场的应用要求。结合当前的微电子技术和嵌入式控制以实现卓越的性能,ARM处理器被选为复杂的控制核心可编程逻辑控制器CPLD协助开发具有本地性能的可逆直流调速器和适当的控制策略,使其能够处理速度工业领域的过程控制。对国内数字直流调速技术的应用和推广具有理论和实用价值。

1系统设计

1.1可逆速度控制系统原理

浅谈高性能直流调速系统的应用

改变电枢电流的方向或场磁通的方向可以实现电动机的可逆操作。由于电枢的电感很小,正向和反向开关很快,因此通常用于频繁制动。、转换过程时间短、中小容量上电机;激励具有相同的电感,正向和反向切换较慢,因此适用于不需要快速正向和反向以及快速停止、的大容量可逆系统。、在本主题中,我们要求电机快速运行。启动需要能够以更快的速度切换晶闸管。因此,有必要使用电枢可逆、。由于晶闸管的单导电性,为了实现直流电动机的可逆操作,需要并联两组晶闸管,以及常用的电枢可逆电路。

使用线路时存在循环问题。为了保护电力设备,我们需要控制两组晶闸管,使它们一次只能导通一组,实现逻辑无环路流量控制。

在系统中,我们设置了逻辑无环路控制器DLC,它根据系统的工作状态命令晶闸管的导通和关断。在控制方法中,使用速度为、的电流双闭环控制可以确保调节电机电流不仅能够以更快的速度满足电机的速度设定值,而且还不会导致过大的电流损坏电机。这种结构为工程设计和调试工作带来了极大的便利。1.2电机驱动电路设计

直流电机有三种调速方式:调节电枢电压调节。、以相同的方式改变电枢电阻。、弱磁速度增加。对于在一定范围内需要无级平稳调速的系统,电压调节模式是最佳的。因此,DC速度控制系统主要基于电压调节。

对于直流电机电压调节模式,控制晶闸管的相移触发器一般用于应用中,调节前端整流电路的电压输出,以控制电机速东森娱乐平台度。同时,直流电动机的励磁控制也由晶闸管相移触发。为了调节励磁电压以达到控制励磁电流的目的,工业上采用三相全控桥和单相桥半控整流电路,为直流电机的转速和励磁提供直流电压。

2硬件系统设计

为了便于系统的扩展和升级,保证控制性能,系统采用ARM + CPLD作为核心控制模式,辅以一些外围电路,如电流检测、电压检测,脉冲触发电路等。 ,实现直流调速系统。该设计采用ARM和可编程器件的混合,大大提高了系统的性能,其分工如下:

ARM主要负责控制过程监控和数值计算。 CPLD主要完成各种逻辑电路的设计,包括逻辑控制器实现、三相过零触发识别、A / D采样定时电路,12相晶闸管脉冲电路时序电路等.、速度、电流、速度设定值和其他检测信号由模拟开关输入,经过调节后,进行A / D转换,CP值保存AD值;触发电击开关信号的过零点由CPLD收集,然后与ARM通信。数据被发送到ARM进行计算;控制器通过双闭环PID计算计算电枢和励磁触发时间,然后将触发时间发送到CPLD定时器毛巾。当定时时间到来时,CPLD可以发送到晶闸管。脉冲信号接通相应的晶闸管;通过LCD和键盘电路完成大型计算机的交互; 485通信电路主要完成后续的功能扩展。

3控制算法设计

3.1电机运行状态

在电机控制算法中,采用双闭环控制,外环为速度环ASR,内环为电流环ACR电流环接受速度环的输出作为控制目标,电机电流为调整为以更快的速度满足电机的速度。设定值不会导致过大的电流损坏电机。这种结构为工程设计和调试工作带来了极大的便利。由于实现了电动机的可逆操作,因此需要控制两组晶闸管。因此,控制算法必须根据电动机的各种操作状态正确地控制两组晶闸管的触发脉冲的阻断和打开。3.2电机控制算法的实现

在具有电机双闭环的控制系统中,电流环和速度环通常由PI算法实现。 PID控制在工业应用中非常成熟,控制精度相对较小,参数调整相对简单,鲁棒性好。

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单独使用PID有许多缺点,在实际的双闭环控制模型中,实际控制输出受三相桥全控整流负载条件和三相电源输出控制角的限制。电源为0到900.为了确保一定的安全裕度,我们需要将换向角和逆变器角度限制在30到900之间,因此有必要为每个控制器的输出增加一个上限。

在一般的PID算法中,如果积分作用太强,则会导致积分饱和,系统会产生过多的过冲。因此,有必要根据情况削弱积分项。常用的方法是使用积分分离。

3.3晶闸管换相的实现

当电机正向和反向制动时,变化方向为正,即电流为正;当电动机反向运行和正向制动时,它转为负,即电流为负。因此,我们使用传输信号作为DLC的输入信号。有必要在一段时间内延迟极性的真实变化,以防止变频器破坏、。只有当电流实际过零时,才能切换晶闸管。因此,有必要测量零电流信号作为DLC。输入东森游戏平台。

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