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基于DSP的磁控软起动控制器设计

作　者: 朱怀斌
导　师: 陈静
学　校: 武汉理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 磁控软起动限流模糊PID控制算法人机交互
分类号: TM573
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 53次
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内容摘要

三相异步电动机的耗电量占全国发电量的30%以上。当三相异步电动机直接起动时,起动电流能达到电动机额定电流的4～7倍,则会对电网造成较大的冲击,且影响电动机及其周围负载的使用寿命。而软起动技术的使用能够使电动机平稳加速,无机械冲击,且尽可能降低起动电流,改善电动机的起动性能。目前,比较理想的软起动技术当属于磁控软起动技术,其具有适用范围广、可靠性高、价格低廉等优点。为此,笔者所在的项目课题组对基于可变电抗器的磁控软起动技术进行了深入的研究,且研制了一些磁控软起动装置。其中,基于PLC的磁控软起动装置,触发脉冲和电压电流参数的测量均是由购置的专用器件完成,造成整个控制系统的集成度低和体积大。同时PLC价格高昂,增加投资成本。而基于双核控制器的磁控软起动装置,控制器须分工协作,造成整个控制系统实时性差,易受外界干扰影响。因此,本文设计了一种基于DSP的磁控软起动控制器。该软起动控制器集成度高、可靠性好、成本低。本文主要完成了以下几个方面的工作：(1)分析了磁控软起动装置拓扑结构以及装置中的磁控软起动控制器的微处理器类型的基础上,提出了磁控软起动装置对基于DSP的磁控软起动控制器的设计要求,并最终设计出了基于DSP的磁控软起动控制器的系统结构框图。(2)完成了基于DSP的磁控软起动控制器的硬件设计,并详细分析了基于DSP的磁控软起动控制器的各单元模块电路的功能和设计思路以及给出了硬件抗干扰措施。其中,硬件设计电路主要包括微处理器最小系统、三相电压电流采集调理转换电路、同步信号检测电路、晶闸管驱动电路、开关量输入/输出电路、F2812与触摸屏通信电路、系统供电电源电路和保护电路等。(3)对基于DSP的磁控软起动控制器的起动方式和控制策略进行了分析,并重点研究了限流模糊PID控制算法及其实现方法。(4)借助模块化结构思想,完成了基于DSP的磁控软起动控制器的软件设计,详细阐述了基于DSP的磁控软起动控制器主要模块的软件设计流程,并给出了软件抗干扰措施。其中,软件设计流程包括系统整体软件结构流程、初始化子程序流程、自检子程序流程、软起动方式读取子程序流程和软起动过程控制子程序流程以及人机交互软件设计流程等。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-13
  1.1 课题研究背景及目的意义  9-10
  1.2 课题的国内外研究现状与发展趋势  10-11
  1.3 论文完成的主要工作  11-13
第2章基于DSP的磁控软起动控制器总体方案设计  13-17
  2.1 磁控软起动装置的拓扑结构  13-14
  2.2 磁控软起动控制器的微处理器选择  14
  2.3 基于DSP的磁控软起动控制器的设计要求  14-15
  2.4 基于DSP的磁控软起动控制器的系统结构  15-16
  2.5 本章小结  16-17
第3章基于DSP的磁控软起动控制器的硬件设计  17-34
  3.1 基于DSP的磁控软起动控制器的硬件结构  17-19
    3.1.1 微处理器硬件选型  17
    3.1.2 基于DSP的磁控软起动控制器的组成  17-18
    3.1.3 微处理器最小系统  18-19
  3.2 三相电压电流采集调理转换电路  19-24
    3.2.1 三相电压电流采集电路  19-21
    3.2.2 三相电压电流信号调理电路  21-22
    3.2.3 三相电压电流A/D转换电路  22-24
  3.3 晶闸管脉冲触发电路  24-27
    3.3.1 同步信号检测电路  24-26
    3.3.2 晶闸管驱动电路  26-27
  3.4 开关量输入/输出电路  27-28
  3.5 F2812与触摸屏的RS485通信电路  28-29
  3.6 系统供电电源电路  29-31
  3.7 保护电路  31-32
  3.8 硬件抗干扰措施  32-33
  3.9 本章小结  33-34
第4章基于DSP的磁控软起动控制器控制算法研究  34-40
  4.1 基于DSP的磁控软起动控制器的起动方式  34-36
    4.1.1 限流起动方式  34-35
    4.1.2 电压斜坡起动方式  35-36
  4.2 基于DSP的磁控软起动控制器的模糊控制算法  36-39
    4.2.1 模糊控制及模糊控制器的基本结构  36-37
    4.2.2 限流模糊PID控制算法  37-39
  4.3 本章小结  39-40
第5章基于DSP的磁控软起动控制器的软件设计  40-55
  5.1 基于DSP的磁控软起动控制器的软件结构  40-44
  5.2 主要功能模块的程序设计  44-50
    5.2.1 初始化子程序  44
    5.2.2 自检子程序  44-45
    5.2.3 软起动方式读取子程序  45-46
    5.2.4 软起动过程控制子程序  46-50
  5.3 人机交互软件设计  50-54
    5.3.1 F2812与触摸屏的通信协议  50-51
    5.3.2 触摸屏人机界面  51-54
  5.4 软件抗干扰措施  54
  5.5 本章小结  54-55
第6章全文总结与展望  55-57
  6.1 全文总结  55-56
  6.2 展望  56-57
参考文献  57-60
作者在攻读硕士学位期间发表的论文  60
作者在攻读硕士学位期间参加的项目  60-61
致谢  61

基于DSP的磁控软起动控制器设计

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