PIC單片機(jī)的同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)

同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有重要的影響。單片機(jī)用于同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁控制由于軟件豐富，能使勵(lì)磁裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、功能增多且易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，同時(shí)還具有參數(shù)整定靈活，使用維護(hù)方便和故障自診斷功能。目前，國(guó)內(nèi)許多基于單片機(jī)的同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的模擬勵(lì)磁控制系統(tǒng)相比性能有很大的提高，但因?yàn)椴捎玫膯纹瑱C(jī)內(nèi)部資源較少使得單片機(jī)外圍電路復(fù)雜，其內(nèi)部控制程序采用查表的方法，這樣影響了整個(gè)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的精度、快速性和穩(wěn)定性。PIC16F877單片機(jī)內(nèi)部資源豐富，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。我們研制了基于PIC16F877單片機(jī)的同步電動(dòng)機(jī)新型智能勵(lì)磁控制系統(tǒng)，控制程序可以實(shí)時(shí)計(jì)算，利用內(nèi)部的捕捉單元可以很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投勵(lì)、全壓投切電路。同時(shí)我們通過(guò)控制晶閘管移相整流模塊的控制端電壓來(lái)控制整流模塊的輸出，使得整個(gè)系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單、調(diào)試維護(hù)方便、系統(tǒng)性能較高。

2 系統(tǒng)組成與工作原理

同步電動(dòng)機(jī)新型智能勵(lì)磁控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。包括整流變壓器、晶閘管移相整流模塊、滅磁電路、投勵(lì)投全壓信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、勵(lì)磁電流反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、PIC單片機(jī)控制電路、鍵盤(pán)及液晶顯示電路、保護(hù)跳閘電路、RS-232C接口電路。

當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的定子合上電源時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)入異步運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)單片機(jī)的I/O口控制滅磁繼電器使滅磁電路工作，轉(zhuǎn)子感應(yīng)交變電壓的正負(fù)半波都通過(guò)滅磁電阻，且正負(fù)半波電流對(duì)稱，以保證同步電動(dòng)機(jī)具有良好的異步驅(qū)動(dòng)特性。在此期間單片機(jī)控制晶閘管移相整流模塊的輸出為零。同步發(fā)電機(jī)的投全壓、投勵(lì)時(shí)刻通過(guò)檢測(cè)電機(jī)的滑差確定。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到同步轉(zhuǎn)速的90%左右投全壓;當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到同步轉(zhuǎn)速的95%左右采用“超前順極性投勵(lì)”方式，自動(dòng)準(zhǔn)確的選擇在最佳的分離角處投勵(lì)。同時(shí)系統(tǒng)具有后備時(shí)間投全壓、投勵(lì)環(huán)節(jié)(可以通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置)。投勵(lì)之后，斷開(kāi)滅磁電路，單片機(jī)PWM輸出引腳的輸出經(jīng)光耦隔離、施密特整型電路、濾波電路之后控制晶閘管移相整流模塊的控制端電壓，晶閘管移相整流模塊的輸出直流電壓施加于電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組兩端，同步電動(dòng)機(jī)被牽入同步運(yùn)行，起動(dòng)完畢。

同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行閉環(huán)PID調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)恒流勵(lì)磁，勵(lì)磁電流不受交流電網(wǎng)波動(dòng)及勵(lì)磁繞組熱態(tài)電阻變化的影響，并且可以通過(guò)鍵盤(pán)改變勵(lì)磁電流的大小。通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小可以調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。