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自校正模糊控制交流電機轉(zhuǎn)速調(diào)整器的研究與設計
摘要：分析了由MCU和雙向晶閘管開關來控制通用電動機轉(zhuǎn)速的原理，提出了一種提高電動機效率的設計方案，給出了該實現(xiàn)方案的硬件電路和軟件程序框圖，同時給出了實驗仿真的結(jié)果。關鍵詞：微控制器；晶閘管開關；電路板
１ 引言
在日常生產(chǎn)與生活中，大量電動機都以規(guī)定的速度和功率去拖動各種機械。而在軍事上，很多應用往往要求旋轉(zhuǎn)天線在各種條件下都要保持勻速轉(zhuǎn)動,這就要求在不同的情況下，電動機能相應調(diào)整工作速度，以保持恒定的速度。要實現(xiàn)這一功能，最常用的方法是對電動機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。改變直流電動機的電樞或交流電動機的定子電壓，都可以在一定的范圍里改變轉(zhuǎn)速；也可用雙向晶閘管交流開關或直接選用模擬控制的通用電動機驅(qū)動器來取代笨重的電動機、發(fā)電機組以及飽和電抗器。本文介紹一個直接由１１０／２４０Ｖ電源供電的通用電動機驅(qū)動電路和一個ＭＣＵ以及一個雙向晶閘管開關來實現(xiàn)控速的設計方法。其中單片機選用Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司的ＰＩＣ１２Ｆ６７５。與用戶接口的方式有三種?一個是接觸傳感器；一個是按鈕；一個是電位器。筆者在該仿真實驗中采用的是電位器。輔助電源從電源電壓中變壓整流獲得。
２ 設計方案和結(jié)構
２．１ 電路結(jié)構
電動機的調(diào)速系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)，其結(jié)構圖如圖１所示。使用時，可通過設置電位器的電阻大小，并經(jīng)Ａ／Ｄ輸入單片機來預設速度；單片機通過同步電路與２２０Ｖ交流電源同步，并通過輸出脈沖控制晶閘管的通斷，從而控制電動機的速度，同時將電動機的速度通過速度檢測裝置（霍爾開關）反饋給單片機以形成閉環(huán)。
２．２ 單片機電路的功能原理
該設計中單片機電路的功能原理圖如圖２所示。它由５Ｖ直流副電源和２２０Ｖ交流主電源、單片機、雙向晶閘管開關和電機整流電路和霍爾開關組成。其中，單片機的腳１（Ｖｄｄ）接＋５Ｖ腳８（Ｖｓｓ）接地，其它引腳的功能與設計如下：
（１）ＧＰ３用于上電復位。在通電的瞬間，Ｃ３通過Ｒ２充電?ＧＰ３以經(jīng)延遲后低電平觸發(fā)。延遲的大小和ＣＰＵ的頻率有關，對于ＰＩＣ１２Ｆ６７５單片機，延遲只要大于７２ｍｓ就可以了。ＧＰ３外的電阻可以選１ｋΩ?電容應大于０．１μＦ。二極管Ｄ２的作用是在電源快速反復通斷時，保證Ｃ３電容能及時放電。
圖2
（２）ＧＰ４主要用于速度信息的輸入。該腳外的電位器Ｒ１用于為ＧＰ４輸入一個電平（ＧＰ４在這里的功能是１０位Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器）。該輸入電平通過Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換后，用于給單片機輸入一個預設速度。將該速度和實際速度進行比較，并計算出速度的偏差，然后查表或通過算法便可以得到延遲Ｔｄ。電位器Ｒ１的阻值應較大（在１００ｋΩ左右），以減少５Ｖ副電源的負載壓力。
（３） 通過ＧＰ２可輸入同步信號。由于２２０Ｖ的交流電源頻率不是很穩(wěn)，因此，為了保證延遲Ｔｄ的精確，應通過Ｒ５輸入交流信號進行同步。ＧＰ２在這里的功能也是Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器，它可將通過Ｒ５輸入的交流信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。Ｒ５的阻值要大約在１ＭΩ左右。因為Ｒ５直接接在２２０Ｖ的交流電源上，而單片機的輸入電流不能太大。
（４）通過ＧＰ０可輸入霍爾器件產(chǎn)生的電動機轉(zhuǎn)速信號。
霍爾開關是用于磁場檢測的半導體傳感器，霍爾開關的實際接線圖如圖３所示，ＰＩＣ１２Ｆ６７５的１腳接５Ｖ直流電源，２腳接地，３腳輸出頻率脈沖給單片
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