基于PIC單片機的同步電動機新型智能勵磁控制系統(tǒng)設計

3.3 失步保護電路

同步電動機失步時會在其轉(zhuǎn)子回路產(chǎn)生不衰減的交變電流分量，通過測取轉(zhuǎn)子勵磁回路分流器上的交變電流信號，對其波形特征進行分析即可快速、準確判斷電機是否失步。電動機失步是很嚴重的事故，必須快速、準確的判斷。因此我們把失步毫伏信號通過放大電路、比較電路轉(zhuǎn)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。單片機通過檢測方波信號的頻率來判斷電機是否失步，還是勵磁回路產(chǎn)生了同步振蕩。失步信號轉(zhuǎn)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，使電機進入異步驅(qū)動階段。此后電機轉(zhuǎn)速上升，待進入臨界滑差后，按準確強勵對電機實施整步，使電機恢復到同步狀態(tài)。如整步失敗，單片機發(fā)出跳閘信號動作于跳閘回路，保護繼電器動作，液晶顯示“失步”。

圖3 失步信號轉(zhuǎn)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，同步電動機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運行勵磁電流為150A，那么測得與電流成比例的電壓37.5mv。再通過放大電路經(jīng)光耦隔離(光耦工作在線性工作區(qū)，+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(tǒng)軟件采用PIC單片機的HI-TECH PIC C語言編程，人機界面友好，操作簡單。系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，分別由主控程序、顯示程序、捕捉程序、數(shù)據(jù)采集程序、PID運算程序、過勵欠勵檢測程序、失步檢測程序、溫度檢測程序及中斷服務程序等程序模塊組成，軟件流程如圖4所示。可以方便、靈活的添加、刪除功能模塊。

5 結(jié)束語

基于PIC單片機設計的同步電動機新型智能勵磁控制系統(tǒng)，利用PIC16F877單片機的捕捉單元及方波轉(zhuǎn)換電路方便、準確的在同步電動機進入“亞同步”狀態(tài)時投勵完全消除了電機起動過程中的脈振和投勵沖擊現(xiàn)象;采用數(shù)字PID控制算法實時性好、可靠性高;利用PIC單片機的PWM單元及濾波電路實現(xiàn)了PID控制運算結(jié)果的D/A轉(zhuǎn)換，外圍電路簡單系統(tǒng)實時性強;軟件設計采取了抗外界干擾措施，使系統(tǒng)具有較強的環(huán)境適應性和較高的可靠性。該系統(tǒng)在某工廠動力分廠拖動空氣壓縮機的同步電動機上進行了試用，證明系統(tǒng)具有較強的可操作性、可維護性和可靠性，并且結(jié)構(gòu)簡單、現(xiàn)場安裝調(diào)試方便、運行穩(wěn)定。