熊 楊 林 立，2 王智琦，2

（1、邵陽(yáng)學(xué)院 電氣工程學(xué)院，湖南 邵陽(yáng) 422000 2、多電源地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行與控制湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 邵陽(yáng) 422000）

教學(xué)儀器隨著科教興國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施和高校辦學(xué)規(guī)模的不斷擴(kuò)大而迅猛發(fā)展，正因?yàn)榍О偃f(wàn)學(xué)生要做實(shí)驗(yàn)，所以就使用人數(shù)來(lái)講，教學(xué)儀器居各類儀器儀表之冠。而就教學(xué)儀器而言由于它面向的用戶多為學(xué)生，所以必須優(yōu)先考慮儀器的安全性以及可靠性。因此本文設(shè)計(jì)過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)來(lái)提高設(shè)備的安全性以及可靠性。

1 主電路設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可驅(qū)動(dòng)控制直流電機(jī)與異步電機(jī)，因此主電路為三組橋臂，如圖1 所示，該主電路開關(guān)管采用STX25NM60ND 場(chǎng)效應(yīng)管，其為N 型導(dǎo)電溝道，且自帶反接穩(wěn)壓二極管，圖中采用的快恢復(fù)二極管型號(hào)為Fr207、CBB 電容類型為C103, 10*10^3PF、電阻203 203 位阻值20*10^3 歐姆。

圖1 系統(tǒng)主循環(huán)設(shè)置

二極管、電容與電阻組成緩沖電路，電容作用是降低開關(guān)管在每次關(guān)斷時(shí)的電壓變化，電阻起限流作用，二極管作用為短接電阻，使開關(guān)管關(guān)斷時(shí)電阻不起作用，開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)電流流過(guò)電阻達(dá)到限流目的?？点~絲采樣電阻利用串聯(lián)分壓原理得到電阻兩端的壓降，分壓越高即回路電流越大，此壓降將作為電流采樣信號(hào)送往放大器放大后送往過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)。

電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)三相電流、轉(zhuǎn)速、勵(lì)磁電流、轉(zhuǎn)矩電流、勵(lì)磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓8 個(gè)float 類型32 位信號(hào)進(jìn)行采集，串口傳遞數(shù)據(jù)遵循RS-232 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，將8 個(gè)信號(hào)拆解成4*8 位無(wú)符號(hào)整型，通過(guò)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，且每次首尾增加常數(shù)幀進(jìn)行校驗(yàn)，即每次主循環(huán)應(yīng)有34 幀數(shù)據(jù)從串口緩存區(qū)調(diào)出進(jìn)行顯示，如圖1 所示，在主循環(huán)中添加屬性節(jié)點(diǎn)，設(shè)置成Instr 類，引出串口數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)接口，當(dāng)串口緩存數(shù)據(jù)大于68 時(shí)即串口緩存數(shù)據(jù)滿足兩次調(diào)用時(shí)進(jìn)行下一步，否則等待。

2 過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)如圖2-4 所示，其中康銅絲電阻分壓送往圖2 所示LF153 放大器，經(jīng)過(guò)LF153 進(jìn)行信號(hào)放大后送往如圖3所示電壓比較器LM393 和設(shè)置好的電壓進(jìn)行比較，大于設(shè)置的電壓值OUT1 端的I-COMPARE 就輸出高電平，小于設(shè)置的電壓值OUT1 端的I-COMPARE 就輸出低電平，I-COMPARE 只要輸出高電平就會(huì)送往如圖4 所示Q1 和Q2 進(jìn)行自鎖，Q1 和Q2為s8550 和s8050 是一對(duì)互補(bǔ)的三極管，電流減小后I-OVERLOAD 依然輸出高電平，I-OVERLOAD 的高電平信號(hào)將會(huì)送往IR2110 的SD 端利用高電平封鎖信號(hào)輸出功能進(jìn)行過(guò)流保護(hù)動(dòng)作。

圖2 過(guò)流信號(hào)采樣與電壓比較

圖3 電壓比較

圖4 信號(hào)自鎖

同時(shí)，I-PROTECT 信號(hào)經(jīng)過(guò)HCNR200 線性光耦隔離后，輸出I-GET 信號(hào)可送往單片機(jī)AD 采樣端口進(jìn)行信號(hào)采樣，從而在軟件內(nèi)設(shè)置過(guò)流保護(hù)。

3 過(guò)流保護(hù)電路仿真

在進(jìn)行過(guò)流保護(hù)原理圖設(shè)計(jì)后，需要對(duì)具體過(guò)流保護(hù)數(shù)值進(jìn)行確認(rèn)，本文利用multisim 進(jìn)行仿真。

搭建仿真模型如圖5 所示，將電阻R3 設(shè)置為0-300Ω 變化，得到數(shù)據(jù)如圖6 所示。R3 為145.9Ω 時(shí)刻，其上電流為1.5A，此時(shí)R8 上壓降為30.18mV，經(jīng)過(guò)放大器放大后，此時(shí)電壓信號(hào)為圖6 中V3 數(shù)據(jù)即644mV，因此該過(guò)流保護(hù)設(shè)計(jì)保護(hù)電流為1.5A 時(shí)，圖3 所示比較器的設(shè)置電壓應(yīng)設(shè)置在0.64V 左右。

圖5 過(guò)流保護(hù)仿真模型

圖6 仿真數(shù)據(jù)圖

4 結(jié)論

本文利用設(shè)計(jì)了一種過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)，以三相逆變橋電路作為主電路，采用康銅絲采樣電阻利用串聯(lián)分壓原理采樣電流構(gòu)成硬件保護(hù)，之后可將電平信號(hào)送入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行軟件過(guò)流保護(hù)，由此提高了系統(tǒng)的安全性以及可靠性。