泵站電機交流勵磁調速的控制技術

33三相轉子電流給定值計算由I2＊及θ＊易計算出轉子電流期望值在dq軸分量：=I2＊cosθ＊=－I2＊sinθ＊

已知定子供電角頻率為ω1，期望的轉子電流角頻率為ωs＊，采用兩相到三相的旋轉變換，如圖3所示可求得轉子三相電流的給定值ia＊、ib＊、ic＊：式中：λ=ωs＊t。

采用反饋控制方法，可實現(xiàn)實際轉子電流的跟蹤控制。

轉速調節(jié)器可采用常用的比例積分調節(jié)器，調節(jié)器參數(shù)可根據(jù)系統(tǒng)響應現(xiàn)場進行調整。

圖5軟件框圖

4控制電路的硬件、軟件實現(xiàn)

由于控制電路需要對轉子電流幅值、相位進行非線性計算，采用計算機控制是適宜的。考慮到計算量較大且要求計算速度快，因此控制電路采用Intel公司的16位單片機80C196KC[5]為控制核心來實現(xiàn)。

由交交變頻主電路圖可知，轉子繞組電流為正時，應由正組晶閘管導通供電，反之由反組晶閘管導通供電。連接到同一相轉子繞組的正反組晶閘管不應該同時導通，否則會造成電源短路，損壞變流設備。因此應根據(jù)轉子繞組電流的極性來輸出或封鎖正反組晶閘管的觸發(fā)脈沖。同理，由于晶閘管關斷需要一定時間，在轉子繞組電流過零時，應封鎖該組的所有觸發(fā)脈沖。另外，當檢測到過流等嚴重故障時，也應封鎖觸發(fā)脈沖。為提高系統(tǒng)工作的可靠性，設計時從軟件、硬件兩方面實現(xiàn)了脈沖封鎖邏輯。

現(xiàn)場可編程器件PSD813F1內含128k的主快閃存儲器，32k的電可擦除存儲器及2k隨機存儲器，內有多達72根輸入線的可編程邏輯陣列及其他硬件。使用一片PSD813F1即可滿足控制電路對多種類型存儲器及主要邏輯功能的要求[6]。

檢測電路將定子電壓、定子電流及轉速、轉子電流經隔離、濾波與變換后，變成0～5V的電壓信號，由80C196進行采樣處理。同時，檢測電路通過比較等形成轉子各相電流的過零與正負極性信號，這些信號直接送PSD813F1，經其內部可編程的與或邏輯操作，完成對晶閘管觸發(fā)脈沖的輸出與封鎖控制。

液晶顯示與鍵盤輸入由一片89C51控制，89C51與80C196KC之間采用串行通信聯(lián)系。

控制電路結構框圖如圖4所示。

系統(tǒng)軟件設計的核心是轉速、轉子電流閉環(huán)控制的實現(xiàn)，主要包括循環(huán)執(zhí)行的主程序與中斷程序設計兩部分。軟件框圖如圖5所示。

在主程序中完成采樣數(shù)據(jù)處理、轉速控制器的程序實現(xiàn)、轉子供電參數(shù)給定值的計算、轉子電流控制器實現(xiàn)及晶閘管觸發(fā)角的計算等。并根據(jù)運行按鈕的狀態(tài)來判斷是否終止程序的運行。

中斷程序主要包括：

(1)軟件定時及模數(shù)轉換中斷

80C196KC中A/D轉換一次只需約20μs微秒，間隔200μs可保證將定子電壓、定子電流、轉子兩相電流采樣一遍。程序設計時采用軟件定時器（HSO8）產生中斷，在每隔200μs一次的中斷程序中起動A/D轉換，利用A/D中斷對上述電量依次進行采樣，保存采樣結果，由主程序處理采樣數(shù)據(jù)。

（2）定時器1溢出—轉速測量中斷

轉速測量使用光電編碼器，編碼器輸出的脈沖信號經整形后直接送80C196KC的定時器2時鐘輸入端，利用定時器1溢出中斷讀取定時器2的記數(shù)，并復位定時器2，由主程序根據(jù)定時器2的記數(shù)計算轉速。（3）HSIHSO輸出觸發(fā)脈沖中斷

晶閘管觸發(fā)脈沖的輸出時刻與轉子A相電源的過零點密切相關。硬件設計時將轉子A相電源的過零信號送HSI2輸入端，電源過零觸發(fā)HSI中斷，在HSI中斷程序中完成A組晶閘管觸發(fā)脈沖的輸出，同時起動延時3.3ms的HSO中斷，再在中斷程序中依次完成B、C組晶閘管觸發(fā)脈沖的輸出。

5結語

由于雙饋調速所用變頻器的容量與轉差率成正比，因此雙饋調速在電機功率大、調速范圍窄的場合具有明顯優(yōu)勢，特別是在泵類負載調速系統(tǒng)中具有廣闊應用前景。本文提出的方案綜合了速度與無功調節(jié)的需要，控制結構簡明，具有推廣應用價值。