數字控制電路
正文
以數位訊號為工作信號的控制電路。數位訊號指所有在時間和數值上都離散的信號,其變化在時間上不連續,數值的增減都取數字形式。數字控制電路具有很高的控制精度和很強的抗干擾性,可以解決模擬控制電路所解決不了的問題,缺點是結構複雜、價格昂貴。鎖相環數字調速 直流電動機鎖相環數字調速系統是一種典型的數字控制電路。
鎖相技術套用在電動機的速度控制上,已發展成為一種獨特的高精度的調速方法。當系統鎖定在給定頻率時,調速精度可達0.002%,約比普通調速方法精確100倍。鎖相環由鑒相器、低通濾波器及壓控振盪器組成(圖1)。當輸入信號與反饋信號鎖定時,二者具有相同的頻率,即fs=fi,但有恆定的相位差。如果相位差偏離了給定的值,甚至有頻率差,則通過鑒相器(一種相位頻率比較裝置)可以將偏差檢測出來,再通過低通濾波器送到壓控振盪器中去。壓控振盪器的輸出頻率隨輸入電壓大小而變化。當壓控振盪器的輸出頻率fi低於給定頻率fs或者相位滯後於給定頻率的相位超過某一數值時,鑒相器輸出誤差電壓就增加,經過低通濾波器使壓控振盪器的輸入電壓和輸出頻率也隨之增加,從而實現頻率和相位的自動調節。
電動機轉速自動調節 上述原理可以套用到電動機轉速的自動調節上,其中壓控振盪器用功率放大變流裝置、電動機以及軸角編碼器等代替,這些裝置的總作用也是輸出頻率與輸入電壓成正比。這樣也可以構成一種具有鎖相環的調速系統(圖2), 鑒相器採用MC4044電路,其輸出經過低通濾波器後加至電動機驅動級電路。編碼器為盤式光電結構,在與電機軸相連的塑膠圓盤周緣上均勻開有36個孔,因此編碼器每轉一周發出36個脈衝,亦即每弧度近似有5.73個脈衝。若電動機角速度Ω用rad/s表示,則編碼器每秒輸出5.73Ω個脈衝。為了得到與給定轉速成比例的頻率,採用將編碼器輸出脈衝頻率分頻的辦法,即利用可控分頻器,其分頻係數N通過以十進位制數碼錶示的拔碼開關來改變。經過N倍可控分頻器後反饋到鑒相器輸入端,因此反饋頻率fi為每秒5.73Ω/N,實際電機角速度Ω=Nfi/5.73,電機轉速為 因此,當給定頻率fs等於反饋頻率fi時,電動機的轉速為1.67Nfi。分頻器分頻數N可以通過手動或電子控制方式來改變。若輸入基準頻率fs為每秒200個脈衝,則當N由1變到9時電機的調速範圍為200~1800r/min。
參考書目
馮信康、楊興瑤編譯:《電力傳動控制系統原理與套用》,水利電力出版社,北京,1985。