HIEE401782R0001? LTC391AE01同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)采用直流勵(lì)磁，功率因數(shù)可以超前、滯后或單位功率因數(shù)，運(yùn)行中可以向電網(wǎng)饋送無(wú)功功率，改善電網(wǎng)功率因數(shù)，并且具有運(yùn)行穩(wěn)定性好、轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載變化而改變和運(yùn)行效率高等特點(diǎn)，因此在煤礦等工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用廣泛。而同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁對(duì)于同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行起到重要作用，傳統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng)采用晶閘管移相全橋電路實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁。該勵(lì)磁系統(tǒng)需要用到同步變壓器定相，涉及器件較多，維護(hù)復(fù)雜，影響了勵(lì)磁系統(tǒng)的安全運(yùn)行，而且傳統(tǒng)的嵌入式設(shè)計(jì)在軟件管理上采用單任務(wù)的順序機(jī)制，系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)時(shí)性差。

本文提出采用美國(guó)德州儀器公司(TI)的數(shù)字信號(hào)處理器芯片TMS320LF2812作為控制核心，將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)DSP+μC／OS-Ⅱ，應(yīng)用于DSP的程序設(shè)計(jì)中，以次級(jí)有源鉗位開關(guān)的零電壓零電流開關(guān)(ZVZCS)DC／DC移相變換全橋電路為主電路，將系統(tǒng)的多個(gè)核心任務(wù)由DSP+μC／OS-Ⅱ進(jìn)行調(diào)度并行執(zhí)行，完成3種形式勵(lì)磁電流的閉環(huán)控制，為同步機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)嵌入式設(shè)計(jì)提供一個(gè)理想的設(shè)計(jì)方案。

1 總體結(jié)構(gòu)

HIEE401782R0001? LTC391AE01勵(lì)磁系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如1所示。包括零電壓零電流開關(guān)(ZVZCS)DC／DC移相變換全橋電路、驅(qū)動(dòng)電路、滅磁電路、勵(lì)磁電壓、電流調(diào)理電路、DSP控制電路、鍵盤及顯示電路、跳閘保護(hù)電路等。

三相交流電源經(jīng)接觸器加到三相整流模塊變?yōu)橹绷?。直流主回路供電加?00 ms的軟啟動(dòng)，以防高的電壓沖擊，Ci為輸入濾波電容，并起到提高功率因數(shù)的作用。主電路軟啟動(dòng)接通后，DSP根據(jù)鍵盤設(shè)定的一種調(diào)節(jié)方式，在接受到起勵(lì)指令后，輸出規(guī)定勵(lì)磁電壓，通過DSP對(duì)勵(lì)磁參數(shù)測(cè)量實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁電流的閉環(huán)控制。保護(hù)電路中設(shè)計(jì)輸入過壓、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)和過熱保護(hù)。

2 主電路工作原理

圖2為ZVZCS變換器的主電路圖，并聯(lián)電容C1，C2和變壓器的漏感Lk一起實(shí)現(xiàn)超前臂開關(guān)管VQ1，VQ2的ZVS。通過控制有源鉗位開關(guān)VQC來(lái)實(shí)現(xiàn)滯后臂開關(guān)管VQ3，VQ4的ZCS。

圖3為ZVZCS變換器的一個(gè)開關(guān)周期的主要工作波形。VQ1和VQ2在C1，C2和Lk作用下實(shí)現(xiàn)ZVS。T1時(shí)刻，變壓器的初級(jí)電壓Vab下降為零，此時(shí)使VQC導(dǎo)通，使鉗位電容上電壓Vcc反射到初級(jí)的Lk上，與因電流減小而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的方向正好相反，因此，使初級(jí)電流ILk迅速減小到零，而且由于串入VD1，VD2使變壓器初級(jí)續(xù)流時(shí)不會(huì)在反方向形成環(huán)流，從而使滯后臂開關(guān)管VQ3，VQ4實(shí)現(xiàn)零電流導(dǎo)通和關(guān)斷。

3 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)

HIEE401782R0001? LTC391AE01驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成可通過DSP的事件管理模塊EVA或EVB產(chǎn)生。PWM信號(hào)4路驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比均設(shè)置為50％；2組橋臂之間有相位差，相位超前的信號(hào)作為超前橋臂信號(hào)，相位滯后的信號(hào)作為滯后橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)，利用超前橋臂和滯后橋臂的相移來(lái)調(diào)節(jié)占空比。設(shè)置定時(shí)器為連續(xù)增減計(jì)數(shù)模式，在定時(shí)器下溢中斷和周期中斷時(shí)分別設(shè)置比較寄存器的值，同時(shí)保證同一個(gè)比較寄存器在定時(shí)器下溢中斷和周期中斷設(shè)置參數(shù)之和等于周期寄存器的值T，這樣就可以使產(chǎn)生的PWM脈沖為50％的占空比。設(shè)系統(tǒng)調(diào)節(jié)所得移相角對(duì)應(yīng)比較寄存器的值為x(整數(shù))，周期寄存器的值為T。設(shè)置其中一個(gè)比較寄存器在下溢中斷時(shí)賦值為0，在周期中斷時(shí)賦值為T；另一個(gè)比較寄存器在下溢中斷時(shí)賦值為x，在周期中斷時(shí)賦值為T-x，如圖4所示?？梢钥闯?，第一個(gè)寄存器的相位相對(duì)超前第二個(gè)寄存器180°x／T。其中一組驅(qū)動(dòng)信號(hào)在計(jì)數(shù)寄存器為0時(shí)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，另一組驅(qū)動(dòng)信號(hào)在0～T之間相對(duì)移動(dòng)。

ABB AO650 3BHT300051R1

ABB HIEE300766R0001

ABB LDSYN-101

ABB 129740-002

ABB PFRL101D-5KN

ABB REG670

ABB LXN1604-6

ABB XVC769AE101

ABB LWN2660-6E

ABB PP865 3BSE042236R1

ABB PFTL301E 3BSE019050R1000 1.0KN

ABB 81943A041-1

ABB REF542PLUS 1VCF752000

ABB YPQ101E

ABB YPQ108A

ABB 3AUA0000040000

ABB PM665 3BDS005799R1

ABB CI773F

ABB SPSED01

ABB PM803F 3BDH000530R1

ABB UFC921A101 3BHE024855R0101

ABB 07KT92 CS31

ABB PM856AK01

ABB PHARPS32000000

ABB BC810K01 3BSE031154R1

ABB PM864AK01 3BSE018161R1

ABB KUC755AE105 3BHB005243R0105

ABB PFEA113-20 3BSE028144R0020

ABB CI858K01 3BSE018135R1

ABB PFEA112-65 3BSE050091R65

ABB LD800HSE 3BDH000320R02

ABB AO2000 LS25

ABB PP825A 3BSE042240R3

ABB SCYC51020 58052582G

ABB LDGRB-01 3BSE013177R1

ABB CP800

ABB PP846 3BSE042238R1

ABB PM510V16

ABB UNS0867 A-P V2