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文档简介
可控硅过零检测调速⽅案怎么做?软硬件具体怎么设计?可控硅具有功率⼤,效率⾼,体积⼩,重量轻,⽆噪⾳,控制灵敏等优点,⽽且还具有使⽤⼩电流,⼩功率来控制⼤电流⼤功率的特点,其应⽤范围,前途都⾮常⼴泛。⽤单⽚机实现可控硅过零调速,相⽐于变频调速,不仅可使可控硅的导通⾓控制由软件完成,触发电路有结构简单,控制灵活,精度可通过软件补偿,任意调节转速等特点,还可以避免类似移相调速,脉宽调速(PWM),正弦脉宽调速(SPWM)等在调速过程中产⽣⼤量噪声和⾼次谐波,对电路器件耐压值要求较⾼的。1、可控硅过零检测调速控制的⽅法数字实现可控硅过零控制的⽰意图如图1。可以看出,过零调速通过的⼯作电压是完整的正弦波形,过零导通且过零截⽌。调速时通过改变在给定的时间内改变加在负载上的交流正弦波个数来调节电机的转速。由于可控硅是在电压(电流)过零时触发导通的,导通时的波形是完整的正弦波或半波,所以不存在可控硅移相调压调速所存在的⼀些缺点,如:产⽣⼤的射频⼲扰,⾼次谐波等。这样就解决了第⼀个问题,同时也提⾼了电路器件的安全系数。数字实现可控硅过零调速控制需要解决2个问题:实现⼯频电压的正负过零检测,并在过零时产⽣脉冲信号;过零脉冲信号必须受单⽚机输出信息控制,从⽽控制可控硅过零触发时间。过零脉冲信号的个数和时间间隔可以通过软硬件协调解决。直接控制导通脉冲个数和截⽌脉冲个数就可以了,调速范围可以从零到最⾼速度(加⼊完整的⼯频电压时的速度)。设最⾼速度转速为n0,导通脉冲个数为k,截⽌脉冲个数为s,速度为n,理论上:n=(k/s)n0(1)实际⼯作中要根据驱动负载设定转速范围。2、硬件电路设计硬件电路设计框图如图2所⽰。单⽚机为控制器的核⼼部件,其主要⼯作是接收220V交流电的过零信号,根据过零检测信号控制可控硅的导通时间;接收掉电检测电路送来的掉电信号;检测电机转速等级并在数码管上显⽰。过零检测电路的最终⽬标是实现当交流电压通过零点时取出其脉冲。其⼯作过程为:当通过正半周较⾼电压时,光电管D1,T1导通Vo为低电平,当正半周电压反向接近零点时D1达不到导通电压的值⽽截⽌,从⽽使T1截⽌Vo为⾼电平;同样当通过负半周较⾼电压时,光电管D2,T2导通Vo为低电平,当负半周电压正向接近零点时D2达不到导通电压的值⽽截⽌,从⽽使T2截⽌Vo为⾼电平。通过这个正负交越零点时的正脉冲信号向单⽚机89C2051发出外部中断INT0,单⽚机根据该信号,经过⼀定的延时后控制可控硅导通。其电路如图3所⽰。掉电检测电路是当整流后的电源电压⼩于某⼀值时,认为电源被关闭,此时产⽣掉电信号,该信号作为单⽚机外部中断信号INT1,使单⽚机进⼊掉电保护程序。数码显⽰电路是⽤数码管将存储在EEPROM中的电机转速⽤数字显⽰出来,可以显⽰电机的转速等级。导通控制电路通过带光隔离的双向可控硅驱动器MOC3052驱动可控硅,实现单⽚机对控硅的导通控制,从⽽达到转速控制的⽬的。可控硅触发电路如图4所⽰。3、软件设计要点采⽤双向可控硅过零触发⽅式,由单⽚机控制双向可控硅的通断,通过改变每个控制周期内可控硅导通和关断交流完整全波(或半波)信号的个数来调节负载功率,进⽽达到调速的⽬的。由于INT0信号反映⼯频电压过零时刻,因此只要在外中断O的中断服务程序中完成控制门的开启与关闭,并利⽤中断服务次数对控制量N(在每个控制周期内可控硅导通的正弦波个数)进⾏计数和判断,即每中断1次,对N进⾏减1计数。如N≠0,保持控制电平为“1”,继续打开控制门;如N=O,则使控制电平复位为“0”,关闭控制门,使可控硅过零触发脉冲不再通过。这样就可以按照控制处理得到的控制量的要求,实现可控硅的过零控制,从⽽达到按控制量控制的效果,实现速度可调。在实验室试验调试过程中,对直流电机的调速显得较稳定,调速范围也很宽;但对交流电机的调速过程中,中⾼速段调速较平稳;在低速段调速时电机存在抖动现象,并且速度越低,抖动越严重,这也是本设计中要解决的后续问题。过零检测电路在电⼒电⼦整流电路中的应⽤⾮常⼴泛,不仅可以实现电机调速、光电耦合器触发电路,还可以实现功率控制调节,达到电路以恒定的功率输出。过零检测是我们使⽤双向可控硅(TRIAC)实现恒功率控制的关键,其实,实现恒功率控制我们必须在AC电源的每⼀个半周期,都要精确地控制其导通⾓,然后结合PID才能实现恒功率控制。过零检测的⽅式多种多样,实现起来各有差异,但是很多⼈对于这⼀块还不是很熟悉,所以基于此开设了下⾯的这⼀场直播课,给⼤家讲解基于TRIAC实现恒功率控制的关键:过零检测。直播主题:TRIAC四象限&过零检测&恒功率控制深度解析直播时间:6⽉4⽇20:00直播嘉宾:⽩纪龙直播⼤纲(知识点):1)TRIAC实现恒功率控制的过程复盘2)过零检测的主要作⽤3)过零检测的电路设计详解4)过零检测电路的模拟仿真
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