機(jī)電工程畢業(yè)論文：三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)設(shè)計(jì)

1、分 類 號(hào) 江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué) 號(hào) 0401061125 題 目 三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)設(shè)計(jì) 院(系)名 稱江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院專 業(yè) 名 稱機(jī)電工程系學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 二九 年 五 月 十二 日題目 三相異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器的設(shè)計(jì)目 錄摘 要abstract第1章 引言第1.1節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的重要意義第1.2節(jié) 本文任務(wù)第2章 異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)概述第2.1節(jié) 傳統(tǒng)起動(dòng)與軟起動(dòng)第2.2節(jié) 軟起動(dòng)器的簡(jiǎn)介第2.3節(jié) 軟起動(dòng)器的起動(dòng)原理第2.4節(jié) 軟起動(dòng)器的工作方式第2.5節(jié) 軟起動(dòng)器的適用場(chǎng)合第3章 異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制策略第3.1節(jié) 恒功率因素控制的原

2、理第3.2節(jié) 功率因數(shù)的檢測(cè)第3.3節(jié) 基于單片機(jī)功率因數(shù)的計(jì)算第3.4節(jié) 基于單片機(jī)pid調(diào)節(jié)第4章 硬件電路的系統(tǒng)夠成第4.1 節(jié) 硬件的選擇第4.2節(jié) 功率因數(shù)檢測(cè)電路第4.3節(jié) 電機(jī)運(yùn)行控制電路第4.4節(jié) 按鍵輸入與顯示電路第5章 程序設(shè)計(jì)第 5.1節(jié) 初始化參數(shù)設(shè)置第 5.2節(jié) 主程序流程圖第5.3節(jié) 數(shù)據(jù)處理程序流程圖第5.4節(jié) 鍵盤掃描程序流程圖第6章 操作流程第7章 結(jié)論參考文獻(xiàn)結(jié)束語(yǔ)摘 要本文介紹了一種基于晶閘管調(diào)壓技術(shù)的交流異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器，以及在intel 89c51單片機(jī)基礎(chǔ)上對(duì)其軟硬件進(jìn)行了適當(dāng)擴(kuò)展，并添加了人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)運(yùn)行的各參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改。借助功率

3、因數(shù)檢測(cè)電路和軟起動(dòng)器的晶閘管調(diào)壓電路組成的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，由單片機(jī)根據(jù)負(fù)載變化相應(yīng)地調(diào)整電機(jī)輸出電壓，使電機(jī)始終工作在設(shè)定功率因數(shù)下，從而實(shí)現(xiàn)交流異步電機(jī)的恒功率因數(shù)控制，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。關(guān)鍵詞：異步電機(jī)；晶閘管；軟起動(dòng)；功率因素；單片機(jī)；節(jié)能運(yùn)行abstractthis article introduced one kind presses technical based on the thyristor accent the exchange asynchronous motor soft start.and realizes software and hardware expansi

4、on based on single-chip microcomputer intel-89c51.a interface between human and soft-starter, where the operation data of the motor could be modified has also been added. the power factor measure circuit and the soft-starters thyristor voltage modualtor form a close circuit feedback system, by which

5、 the single-chip microcomputer can change the motors terminal voltage according to the load, and make the motor runs under the set power factor. in this way, the asynchronous motors constant power factor control system is realized, and the energy saving operation is achieved. keywords：asynchronous m

6、otor；thyristor; soft start；power factor；microcontroller; energy saving operation第1章 引言第1.1節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的重要意義電動(dòng)機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的拖動(dòng)設(shè)備之一。三相異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修容易等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)及其他生產(chǎn)當(dāng)中。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)特性中，最主要的是起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)不采取措施直接投入電網(wǎng)起動(dòng)，起動(dòng)電流過(guò)大，起動(dòng)瞬間轉(zhuǎn)矩造成的機(jī)械沖擊也會(huì)影響其本身及拖動(dòng)設(shè)備的使用壽命，過(guò)大的起動(dòng)電流還加速了電機(jī)絕緣老化。除此，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)會(huì)引起較大的電網(wǎng)壓降，影響電網(wǎng)供電和其他設(shè)備運(yùn)

7、行。頻繁起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合，還會(huì)因電機(jī)的短路、缺相、過(guò)流、欠壓、堵轉(zhuǎn)等故障影響設(shè)備運(yùn)行。因此，宜采用軟起動(dòng)控制技術(shù)，改善電機(jī)的不良起動(dòng)性能，延長(zhǎng)電機(jī)壽命，減少電網(wǎng)沖擊。采用電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)勢(shì)在必行。第1.2節(jié) 本文任務(wù)本文將設(shè)計(jì)一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和各種保護(hù)于一體的電子軟起動(dòng)器，以intel89c51單片機(jī)為中心，實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的恒功率因數(shù)控制，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。同時(shí)還添加人機(jī)界面，方便工作人員直觀的了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)。第2章 異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)概述第2.1節(jié) 傳統(tǒng)起動(dòng)與軟起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)起動(dòng)方式有全壓起動(dòng)、星三角降壓起動(dòng)和自耦變壓器降壓起動(dòng)等。全壓起動(dòng)又稱直接起動(dòng)，起

8、動(dòng)電流大，空載情況下可達(dá)到額定電流的4-7倍，對(duì)電網(wǎng)和電氣設(shè)備沖擊很大，影響電機(jī)本身及控制期間的壽命；后兩者起動(dòng)電流相對(duì)較小，但同樣存在沖擊電流，由于有切換觸點(diǎn)，控制不連續(xù)，無(wú)法從根本上解決起動(dòng)過(guò)程中給電動(dòng)機(jī)造成的沖擊，設(shè)備故障率較高，同時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低，起動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)。所謂“軟起動(dòng)”，是指按預(yù)先設(shè)定的控制模式進(jìn)行的電機(jī)降壓起動(dòng)過(guò)程。也就是說(shuō)使電動(dòng)機(jī)輸入電壓從0以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系上升，直至起動(dòng)結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓。軟起動(dòng)的主要目的是降低異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，即降低電機(jī)輸入電壓，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。第2.2節(jié) 軟起動(dòng)器的簡(jiǎn)介隨著電力電子技術(shù)和單片機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，一系列電

9、子式起動(dòng)控制設(shè)備逐漸推廣開(kāi)來(lái)。軟起動(dòng)器是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和各種保護(hù)功能于一體的新型電動(dòng)機(jī)控制裝置，國(guó)外稱為soft starter。它運(yùn)用串接于電源與被控電動(dòng)機(jī)之間，實(shí)際是一個(gè)調(diào)壓器，用于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，輸出只改變電壓沒(méi)有改變頻率。軟起動(dòng)器的控制框圖2-1第2.3節(jié) 軟起動(dòng)器的起動(dòng)原理新型的電子式軟起動(dòng)器的主電路一般都采用晶閘管調(diào)壓電路，調(diào)壓電路由六只晶閘管兩兩反向并聯(lián)組成，串接于電動(dòng)機(jī)的三相供電線路上。要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)起動(dòng)，需要控制電動(dòng)機(jī)的輸入電壓，按其某種曲線由小到大逐漸上升。這個(gè)目標(biāo)可以通過(guò)按一定時(shí)序調(diào)整六只晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)加入起動(dòng)信號(hào)后系統(tǒng)軟件首先施加若干毫秒

10、的固定延時(shí)用于系統(tǒng)自檢，然后進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，輸出晶閘管觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角,使起動(dòng)器按所設(shè)計(jì)的模式調(diào)節(jié)輸出電壓,以控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程。當(dāng)起動(dòng)過(guò)程完成后，一般起動(dòng)器將旁路接觸器吸合，短路掉所有的晶閘管主電路，使單片機(jī)控制系統(tǒng)停止工作，電動(dòng)機(jī)直接投入電網(wǎng)運(yùn)行，以避免不必要的電能損耗。 第2.4節(jié) 軟起動(dòng)器的工作方式1 起動(dòng)方式(1).限流軟起動(dòng)主要用于輕載起動(dòng)。在起動(dòng)過(guò)程中限制起動(dòng)電流不超過(guò)某一設(shè)定值(im)，其輸出電壓從零開(kāi)始迅速增長(zhǎng)，直到其輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值im，然后在保持輸出電流i<im的條件下逐漸升高電壓直到額定值，使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，直到額定轉(zhuǎn)速。限流軟起動(dòng)

11、的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電流小、對(duì)電網(wǎng)電壓影響小，且可按需要進(jìn)行調(diào)整(起動(dòng)電流的限值im必須根據(jù)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)設(shè)定，im設(shè)置過(guò)小將會(huì)使起動(dòng)失敗或燒毀電機(jī))，缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。(2)電壓斜坡軟起動(dòng)用于重載起動(dòng)。輸出電壓由小到大斜坡線性上升，將傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)變有級(jí)為無(wú)級(jí)。輸出電壓先迅速升至u1（電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所需最小轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的電壓值），然后按設(shè)定的速率逐漸升壓，直至額定電壓。初始電壓及電壓上升率可根據(jù)負(fù)載特性調(diào)整。這種起動(dòng)方式的特點(diǎn)是起動(dòng)電流相對(duì)較大，但起動(dòng)時(shí)間相對(duì)較短。2 停車方式(1)軟停車軟停車的過(guò)程與軟起動(dòng)的過(guò)程相反，通過(guò)緩慢降低電

12、動(dòng)機(jī)兩端電壓，從而在停車過(guò)程中提供一個(gè)平滑遞減的輸出轉(zhuǎn)矩。(2)自由停車直接切斷三相電網(wǎng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的供電電壓，使電動(dòng)機(jī)在負(fù)載與摩擦作用下實(shí)現(xiàn)較快停車。第2.5節(jié) 軟起動(dòng)器的適用場(chǎng)合1.生產(chǎn)設(shè)備精密，不允許起動(dòng)沖擊，否則會(huì)造成生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品不良后果的場(chǎng)合。2.電動(dòng)機(jī)功率較大，若直接起動(dòng)，要求主變壓器容量加大的場(chǎng)合。3.對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)要求嚴(yán)格，對(duì)壓降要求10u的供電系統(tǒng)。4.對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高，可進(jìn)行空載或輕載起動(dòng)的設(shè)備。嚴(yán)格地講，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩50%的拖動(dòng)系統(tǒng)才適合用軟起動(dòng)器解決起動(dòng)沖擊問(wèn)題。重載或滿載只能采取變頻軟起動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)過(guò)流軟起動(dòng)，提供1.2-2倍額定轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。5.軟起動(dòng)器的缺

13、點(diǎn)是不能長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求很高的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置上。這是因?yàn)殡姍C(jī)軟起動(dòng)器實(shí)際上是將自身電壓斜坡式抬升至最大值，停機(jī)過(guò)程中又逐漸下降至設(shè)定的關(guān)機(jī)水平來(lái)完成工作的。由于轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，連接電機(jī)無(wú)法一開(kāi)始就達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩，因此軟起動(dòng)器更適合于風(fēng)扇、電梯、水泵、傳送帶等輕型易起動(dòng)設(shè)備。第3章 異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器控制策略第3.1節(jié) 恒功率因數(shù)的控制原理異步電動(dòng)機(jī)通常總在全壓下運(yùn)行，電機(jī)從空載到滿載，磁場(chǎng)幾乎不變。因此磁化電流在所有負(fù)載上基本相同。當(dāng)電機(jī)工作在空載或輕載時(shí)功率因數(shù)很低，造成電機(jī)效率低。實(shí)際上，輕載時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩并不要求電動(dòng)機(jī)工作在滿磁通的狀態(tài)，減小電動(dòng)機(jī)的主磁通，電動(dòng)機(jī)鐵芯損耗及磁

14、化電流將減小。由于總定子電流的減小而有功損耗減小，從而電動(dòng)機(jī)效率、功率因數(shù)均得到提高。由此可見(jiàn)，功率因數(shù)既能反映電動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化，又能反映供電電壓波動(dòng)，是一個(gè)理想的控制參數(shù)。因此，恒功率因數(shù)控制成為目前在異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行技術(shù)中采用最多的控制策略。恒功率因數(shù)的控制原理圖3-1利用軟起動(dòng)器實(shí)現(xiàn)恒功率因數(shù)控制，就是單片機(jī)通過(guò)不斷檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)角（cos），并與設(shè)定的功率因數(shù)角比較，根據(jù)比較結(jié)果自動(dòng)地調(diào)節(jié)軟起動(dòng)器晶閘管的導(dǎo)通角，cos數(shù)值低表明是輕載，要降低電動(dòng)機(jī)的端電壓；cos數(shù)值高表明是重載，則需升高電機(jī)的電壓。實(shí)現(xiàn)了晶閘管輸出電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使電動(dòng)機(jī)始終工作在設(shè)定的功率因數(shù)下，減少了

15、電機(jī)輕載運(yùn)行時(shí)的損耗，提高了電機(jī)運(yùn)行效率，這是一種間接節(jié)電法。第3.2節(jié) 功率因數(shù)的檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)與功率因數(shù)角呈簡(jiǎn)單的余弦關(guān)系，而功率因數(shù)角可以通過(guò)測(cè)量電壓電流之間的相位差獲得。三相異步電動(dòng)機(jī)是個(gè)感性負(fù)載，在運(yùn)行中，軸上電流滯后于電壓一個(gè)角度j，單片機(jī)通過(guò)計(jì)算它們過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間差，得到相差的延遲角，cosj即為功率因數(shù)。電路使用同步變壓器，將電機(jī)端電壓降為同頻的低電壓信號(hào)u1；使用電流互感器將流過(guò)晶閘管的電流取出，并通過(guò)電阻轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的同頻同相位電壓信號(hào)u2。為使軟硬件得以簡(jiǎn)化，在功率因數(shù)角的測(cè)量中對(duì)兩路信號(hào)采用過(guò)零檢測(cè)，通過(guò)雙電壓比較器lm393，將信號(hào)與微電平相比較，從而獲得同頻同相位

16、的矩形波u1和u2。以電壓的上升沿作為觸發(fā)脈沖的同基準(zhǔn)信號(hào)。將比較器輸出的兩路矩形波信號(hào)u1和u2 經(jīng)與門74ls08相與，輸出波形再同u1 一起送異或門74ls86,其輸出波形顯示的相位差角大小如圖3-2所示。鑒相后，輸出一組互補(bǔ)的相位信號(hào)，且輸出脈沖信號(hào)不受輸入信號(hào)幅度的影響。圖3-2第3.3節(jié) 基于單片機(jī)功率因數(shù)的計(jì)算將矩形波信號(hào)輸入89c51單片機(jī)的int0口。int0 為單片機(jī)的外部中斷源，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0為單片機(jī)的內(nèi)部中斷源。先通過(guò)軟件對(duì)中斷允許寄存器ie賦值，使int0口關(guān)中斷。因?yàn)?，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0檢測(cè)89c51的int0口，其工作方式由寄存器tmod來(lái)控制，其工作狀態(tài)由寄存器

17、tcon來(lái)控制。由于程序需要當(dāng)int0腳由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0開(kāi)始計(jì)時(shí)，為了消除外部干擾，須先將int0口關(guān)中斷。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0選擇工作方式一（16位定時(shí)器），將定時(shí)器工作方式寄存器tmod中g(shù)ate位置位，c/t位清零；將定時(shí)器控制寄存器tcon中tr0位置位；并將中斷允許寄存器ie中ex0位清零。初始化狀態(tài)確定后，通過(guò)檢測(cè)int0 口狀態(tài)來(lái)保證定時(shí)器與相位信號(hào)同步工作。當(dāng)電壓首先過(guò)零變正而電流未過(guò)零時(shí)，int0口就會(huì)由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，定時(shí)器0同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)；當(dāng)滯后的電流也過(guò)零變正時(shí)，int0口又由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，定時(shí)器0停止計(jì)時(shí)。然后，程序?qū)⒂?jì)時(shí)值送至指定單元。為提

18、高檢測(cè)精度，又不使計(jì)時(shí)器溢出，程序連續(xù)紀(jì)錄4個(gè)周期矩形波的時(shí)間，算得平均值作為檢測(cè)值t。由于異步電機(jī)是在工頻（50hz）下工作，單片機(jī)的晶振頻率也可知，那么就可以求出電壓或電流一個(gè)變化周期所對(duì)應(yīng)的定時(shí)器的計(jì)時(shí)值t。由 可知，t由單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)時(shí)獲得。而cos可通過(guò)事先在單片機(jī)內(nèi)輸入與cos相對(duì)應(yīng)的數(shù)表，從而查詢?nèi)〉?。?.4節(jié) 基于單片機(jī)的pid調(diào)節(jié)單片機(jī)算出cos的值后送led數(shù)碼管顯示，同時(shí)與系統(tǒng)給定的功率因數(shù)值相比較，其差值進(jìn)行閉環(huán)pid調(diào)節(jié)，從而保證系統(tǒng)在恒功率因數(shù)下運(yùn)行。檢測(cè)到的功率因數(shù)經(jīng)與設(shè)定值進(jìn)行比較后得到偏差量；由pid算式算出晶閘管的控制角，再換算成相應(yīng)的控制電壓，

19、經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器后送到智能電機(jī)控制模塊。根據(jù)控制電壓0-10v的大小，智能電機(jī)控制模塊可以相應(yīng)地使晶閘管導(dǎo)通角在0-180º之間調(diào)整，通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)電壓，達(dá)到根據(jù)負(fù)載調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。在模擬系統(tǒng)中，pid算法的表達(dá)式為：其中，p(t)為調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，e(t)為調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào)，kp、ti、td分別為調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間。由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值來(lái)計(jì)算控制量，因此在機(jī)算機(jī)控制系統(tǒng)中，必須進(jìn)行離散化處理，用數(shù)字形式的差分方程代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程，將積分項(xiàng)和微分項(xiàng)用求和及增量式表示。鑒于電機(jī)運(yùn)行控制電路以晶閘管作為執(zhí)行部件，因此

20、應(yīng)當(dāng)采取位置型pid算法，寫出第k次采樣時(shí)pid的輸出表達(dá)式：其中，為積分系數(shù)；，為微分系數(shù)；t為系統(tǒng)采樣周期。第4章 硬件電路的系統(tǒng)夠成第4.1 節(jié) 硬件的選擇名稱型號(hào)數(shù)量作用異步電動(dòng)機(jī)y2-132m-41應(yīng)用于一般無(wú)特殊要求的機(jī)械設(shè)備、如農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品機(jī)械、風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床、拌攪機(jī)、空氣壓縮機(jī)等同步變壓器1將電機(jī)端電壓降為頻率相同的另一電壓值的交流電電流互感器1將電機(jī)線電流變換為另一小電流電壓比較器lm3931實(shí)現(xiàn)電流電壓兩模擬信號(hào)間電平比較，根據(jù)輸出邏輯電平高低給出判斷，比較結(jié)果為數(shù)字信號(hào)8位單片機(jī)intel 89c511通過(guò)定時(shí)器0記錄矩形波的時(shí)間，計(jì)算功率因數(shù)角d/a轉(zhuǎn)換器dac08

21、321將單片機(jī)送來(lái)的數(shù)字量進(jìn)行存放，并將其轉(zhuǎn)換為兩模擬電流輸出運(yùn)算放大器1將電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出i/o接口芯片81551通用并行接口，實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)傳送智能電機(jī)控制模塊1將晶閘管與相控電路集成一體化，移相控制電路全數(shù)字化處理方式，采用數(shù)碼管顯示，按鍵控制數(shù)碼管顯示器led4顯示鍵盤輸入數(shù)值，采集的信息和系統(tǒng)的工作狀態(tài)按鍵8實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)運(yùn)行各參數(shù)的設(shè)定 修改 觀察第4.2節(jié) 功率因數(shù)檢測(cè)電路系統(tǒng)主要使用了8位的intel 89c51單片機(jī)、雙電壓比較器lm393來(lái)進(jìn)行功率因數(shù)的檢測(cè)。電機(jī)端電壓和線電流通過(guò)同步變壓器和電流互感器轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)后，通過(guò)雙電壓比較器lm393獲得兩路矩形波。經(jīng)與門、異或

22、門后，與功率因數(shù)角對(duì)應(yīng)的矩形波即送89c51單片機(jī)的int0口，由單片機(jī)通過(guò)定時(shí)器0記錄矩形波的時(shí)間，計(jì)算功率因數(shù)角，從而得到功率因數(shù)的值。（圖4-1）第4.3節(jié) 電機(jī)運(yùn)行控制電路根據(jù)檢測(cè)到的功率因數(shù)與設(shè)定值的偏差量， 89c51單片機(jī)通過(guò)pid算式給出一控制電壓，經(jīng)過(guò)8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac0832和運(yùn)算放大器送至智能電機(jī)控制模塊，dac0832采取單極性輸出。智能電機(jī)控制模塊的控制電壓大小為0-10v，對(duì)應(yīng)晶閘管導(dǎo)通角的0-180º，各輸出端接異步電機(jī)的三相。（圖4-1）第4.4節(jié) 按鍵輸入與顯示電路系統(tǒng)的人機(jī)對(duì)話界面配有4位led共陰極數(shù)碼管顯示器和的矩陣式鍵盤，上電或復(fù)位時(shí)起動(dòng)并

23、自檢。鍵盤上8個(gè)按鍵的功能與名稱分別為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)（run）、停車(stop)、設(shè)置(set)、復(fù)位(reset)、上調(diào)()、下調(diào)()、節(jié)能運(yùn)行(save)以及確定(ok)，電機(jī)運(yùn)行各參數(shù)的設(shè)定與顯示均通過(guò)這個(gè)界面完成。為兼顧鍵盤和顯示，系統(tǒng)使用可編程并行擴(kuò)展i/o接口芯片8155與單片機(jī)進(jìn)行連接。8155的pa口提供字符的段選碼，pb口提供字符的位選碼及輸出鍵盤的列掃描線，pc0和pc1則提供鍵盤的行輸入。（圖4-2）圖4-1圖4-2第5章 程序設(shè)計(jì)第5.1節(jié) 初始化參數(shù)設(shè)置鍵盤和顯示是系統(tǒng)的核心部分。作為人機(jī)對(duì)話的界面，系統(tǒng)用了8個(gè)按鍵和4個(gè)led顯示器完成各種起動(dòng)方式及運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定與修

24、改，單片機(jī)軟件采用c51語(yǔ)言編程，編程效率高、代碼易維護(hù)。本系統(tǒng)共設(shè)計(jì)了3種起動(dòng)方式及2種停車方式，可由智能電機(jī)控制模塊完成。分別為全壓起動(dòng)、電壓斜坡起動(dòng)、限流起動(dòng)；軟停車和自由停車。其在數(shù)碼管上的顯示代碼分別為1、2、3；4（將軟停車的停車時(shí)間設(shè)為0，即為自由停車）。運(yùn)行參數(shù)包括給定電壓us 可供用戶選擇的電壓為80-300v；起動(dòng)時(shí)間、停車時(shí)間ts 可供用戶設(shè)定的時(shí)間為1-90s；電流限值im由用戶根據(jù)實(shí)際負(fù)載大小自己設(shè)定；額定功率因數(shù)cos等。第5.1節(jié) 主程序流程圖初始化程序指對(duì)有關(guān)單元賦初值，處理軟起動(dòng)時(shí)間的設(shè)定，確定標(biāo)準(zhǔn)功率因數(shù)角的數(shù)值。該過(guò)程皆在智能電機(jī)模塊中設(shè)定。主程序流程圖5

25、-1第5.2節(jié) 數(shù)據(jù)處理程序流程圖數(shù)據(jù)處理程序采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，與設(shè)定值比較并進(jìn)行pid調(diào)節(jié)，控制晶閘管的導(dǎo)通角，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)壓，對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，使其運(yùn)行于高效率狀態(tài)。為了避免系統(tǒng)的頻繁調(diào)節(jié)，在程序中設(shè)定只要誤差小于一定的常數(shù)值就不再調(diào)節(jié)。第5.3節(jié) 鍵盤掃描程序流程圖 矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。行、列線分別接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端，行線通過(guò)上拉電阻接到+5v電源上。無(wú)鍵按下時(shí)行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有鍵按下時(shí)，行、列線將導(dǎo)通，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。單片機(jī)對(duì)鍵盤的控制為程序控制掃描方式。通過(guò)程序，控制單片機(jī)在空閑時(shí)調(diào)用鍵盤掃描子程序，并反復(fù)掃描鍵盤，直到用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)。第6章 操作流程（1）單片機(jī)上電或復(fù)位后，鍵盤和數(shù)碼管顯示起動(dòng)。（2）按設(shè)置(set)鍵