李夢瑤

摘 要：開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)（Switched Reluctance Motor Drive，簡稱SRD）是由開關(guān)磁阻電機，電力電子開關(guān)電路及驅(qū)動控制部分組成的高性能調(diào)速系統(tǒng)。相對于直流調(diào)速系統(tǒng)和PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)，開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)綜合性能優(yōu)越，在實際應(yīng)用中取得了較好的運行效果和顯著的經(jīng)濟效益。本文以80C196KC單片機為數(shù)字控制器核心，進行了系統(tǒng)控制器的硬件設(shè)計，并給出了硬件電路原理示意圖：包括單片機及附屬電路、鍵盤與顯示電路、位置檢測電路、功率變換器電路的示意圖；

關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機；調(diào)速系統(tǒng)；80C196KC單片機

1 前言

開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)簡稱SRD，SRD主要由4部分組成：開關(guān)磁阻電機（簡稱SRM），功率變換器，數(shù)字控制器和檢測裝置。系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

SRD運行時所需能量由功率變換器供給，功率變換器需要直流電源供電，一般情況下，直流電源由蓄電池或交流電整流后得到。檢測裝置包括位置檢測和電流檢測，它們作為系統(tǒng)反饋控制?？刂破髯鳛镾RD的中樞，它綜合處理速度指令、速度反饋信號及電流傳感器、位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置信息，控制功率變換器中主開關(guān)器件的工作狀態(tài)，實現(xiàn)對SRM運行狀態(tài)的控制。

2 80C196KC單片機簡介

本文選取了INTEL公司的80C196KC單片機。80C196KC單片機是16為MCS-96系列單片機的重要成員，在工程應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于該單片機自身帶有A/D轉(zhuǎn)換器、PWM（D/A）輸出、高速輸入（HSI）、高速輸出（HSO）及多個硬件定時器等I/O功能部件，能進行帶符號和不帶符號的32位除16位、16位除8位以及16位乘16位、8位乘8位的算術(shù)運算，使其具有很強的數(shù)據(jù)處理能力，加上它的CPU采用了面向寄存器的結(jié)構(gòu)，其一條指令相當(dāng)于51系列等單片機的多條指令的功能。

3 開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計

在SRD中，數(shù)字控制器是核心，SRD系統(tǒng)調(diào)速性能的優(yōu)劣很大程度上取決于數(shù)字控制器的選取。單片機由于體積小、功耗低，數(shù)據(jù)處理能力和控制能力強等特點，使其在SRD中的應(yīng)用也越來越廣泛。好多硬件實現(xiàn)的功能都可用單片機配合軟件編程來實現(xiàn)，從而簡化了硬件電路的設(shè)計，使控制方式靈活多變。控制策略的改變只需要改變控制軟件就可以完成，而且使較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)邏輯和先進的控制算法比較容易實現(xiàn)。

本設(shè)計中的單片機開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

本單片機調(diào)速控制器的硬件系統(tǒng)由3部分組成：

（1）單片機最小系統(tǒng)。（2）輸入輸出部分：包括位置信號輸入，電流采樣信號輸入，主開關(guān)管控制信號輸出，PWM輸出等。（3）人機交互部分：人機交互部分主要由鍵盤和顯示電路構(gòu)成，能夠使實驗人員更好的控制電機的運行以及實時觀測電機的運行狀況。

鍵盤和顯示電路是實現(xiàn)人機交互的重要環(huán)節(jié)。顯示部分用于實時顯示電機的運行情況，4個LED數(shù)碼管顯示電機的運行速度、PWM占空比、給定速度、故障等系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息。SRD通過鍵盤上的8個按鍵（定速、啟動、步距、加速、減速、翻屏、停車、反轉(zhuǎn)）來實現(xiàn)對電機的實時控制。

4 結(jié)論

本設(shè)計中的基于單片機80C196KC的開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，控制功能強大，能夠?qū)崿F(xiàn)人機交互，能夠很好的完成開關(guān)磁阻電機的調(diào)速。使用了功能強大的80C196KC處理器作為控制主機來實現(xiàn)對電機的控制。通過位置檢測和電流檢測到的位置信息和電流信息作為整個控制系統(tǒng)的反饋，改善了開關(guān)磁阻電機的動靜態(tài)性能。由實驗可知，開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能和靜態(tài)性能良好，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

參考文獻

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（作者單位：永城職業(yè)學(xué)院）