单片机控制的交流电机调压调速系统

### 单片机控制的交流电机调压调速系统 #### 概述 本文介绍了一种基于单片机为核心的交流电机调压调速系统。该系统通过采用新型调速方案，实现了良好的电机调压调速性能。随着电力电子技术、电力电子器件的发展，特别是可关断可控硅大功率晶体管、微机以及现代控制理论的应用，交流电机的调速技术得到了迅速发展。调压调速不仅能够提高调速效果，还能实现节能。 #### 系统背景 传统交流电机调速方法中，如利用自耦变压器或电抗器串联在定子三相电路中的调速方式存在设备庞大笨重等问题。随着电力电子技术的进步，这些方法已被晶闸管交流调压器所取代。然而，传统控制系统采用模拟调节器，存在控制精度低、超调量大、参数整定复杂等缺点。为了解决这些问题，本研究采用了一款单片微机作为控制核心，开发出了一套交流电机调压调速系统，该系统具有良好的性能和调速效果。 #### 系统组成与基本原理 交流电机调压调速系统的主回路由三个晶闸管构成，它们以反并联的方式连接或者三个双向晶闸管分别串接在三相交流电源线路中。通过控制晶闸管的导通角调节电动机的端电压。与传统的模拟调节器相比，本系统采用单片机控制，实现了速度单闭环结构，并通过模拟信号输入速度给定值，速度反馈信号则由直流永磁式测速发电机提供。为了确保系统的安全可靠运行，还设置了过电流保护环节。系统将速度给定与反馈信号、电流反馈信号一同送入A/D转换接口，获取相应的数字信号。单片机对这些数字信号进行误差分析计算后，通过软件定时触发晶闸管，实现智能控制。 #### 系统控制算法 交流调压调速系统本质上是非线性的，笼型异步电动机的传递函数不能在整个工作范围内用线性方程描述。通过对系统进行简化处理，在特定工作点进行微偏线性化处理后，可以忽略电磁过渡过程，得到笼型异步电动机的传递函数表达式。此外，晶闸管调压装置的传递函数也可以建立。考虑到调速系统中存在的动静态矛盾，系统加入了智能控制程序，使控制参数根据不同的工作点和工作状态自动调整，以优化系统的运行效果。 #### 软件设计 根据控制系统的要求，单片机控制软件主要包括以下几个部分：一是主程序，用于完成系统和变量初始化以及各种情况的处理；二是采样程序，负责速度给定和反馈信号、电流反馈信号的采集、数字滤波、控制参数选择、函数计算以及触发移相角值的计算等；三是晶闸管触发脉冲发生时序逻辑程序，该程序根据获得的触发移相角值和同步信号产生晶闸管触发脉冲。 #### 结论 采用单片机将触发脉冲的产生和速度控制集成在一起，大大简化了系统结构和外围控制电路，提高了系统的可靠性。同时，由于在系统中加入了动态参数调整机制，系统能够根据运行情况自动调整参数，从而提高了系统的响应速度和控制精度。实际运行结果表明，该系统具有良好的性能表现。 #### 参考文献 1. 陈伯时，《电力拖动自动控制系统》，机械工业出版社，1988年。 2. 孙洒芳，《8位单片机》，北京航空航天大学出版社，1995年。 3. 陈坚，《交流电机数字模型及调速系统》，国防工业出版社，1996年。 以上内容总结了基于单片机的交流电机调压调速系统的原理、组成、控制算法以及软件设计等方面的关键知识点，旨在为读者提供一个全面而深入的理解。