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關(guān)鍵詞 模糊控制 逆變電源 PID

中圖分類號(hào)：TM57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 什么是模糊控制

模糊控制（Fuzzy Control）是從模糊集理論，模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種控制方法，它從行為上模仿人的推理和決策過程。該方法首先將操作人員或?qū)＜医?jīng)驗(yàn)編成模糊規(guī)則，然后將來(lái)自傳感器的實(shí)時(shí)信號(hào)模糊化，將模糊化后的信號(hào)作為模糊規(guī)則的輸入，完成模糊推理，將推理后得到的輸出量加到執(zhí)行器上。

2 模糊控制的產(chǎn)生原因和發(fā)展

在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關(guān)鍵，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。然而，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量太多，往往難以正確的描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，于是工程師便利用各種方法來(lái)簡(jiǎn)化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，以達(dá)成控制的目的，但卻不盡理想。換言之，傳統(tǒng)的控制理論對(duì)于明確系統(tǒng)有強(qiáng)而有力的控制能力，但對(duì)于過于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無(wú)能為力了。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來(lái)處理這些控制問題。

3 模糊控制原理

模糊控制是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)智能控制。

模糊控制的基本原理框圖如圖1所示。它的核心部分為模糊控制器，如圖中點(diǎn)劃線框中所示，模糊控制器的控制規(guī)律由計(jì)算機(jī)的程序?qū)崿F(xiàn)。實(shí)現(xiàn)一步模糊控制算法的過程描述如下：微機(jī)經(jīng)中斷采樣獲取被控制量的精確值，然后將此量與給定值比較得到誤差信號(hào)E，一般選誤差信號(hào)E作為模糊控制器的一個(gè)輸入量。把誤差信號(hào)E的精確量進(jìn)行模糊化變成模糊量。誤差E的模糊量可用相應(yīng)的模糊語(yǔ)言表示，得到誤差E的模糊語(yǔ)言集合的一個(gè)子集（是一個(gè)模糊矢量），再由和模糊控制規(guī)則（模糊算子）根據(jù)推理的合成規(guī)則進(jìn)行模糊決策，得到模糊控制量，即 = ？。

模糊控制系統(tǒng)與通常的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的主要區(qū)別是采用了模糊控制器，模糊控制器是模糊控制系統(tǒng)的核心，一個(gè)模糊控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，主要取決于模糊控制器的結(jié)構(gòu)，所采用的模糊規(guī)則，合成推理算法及模糊決策的方法等因素。

4 模糊控制器的設(shè)計(jì)思想

模糊控制器最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法是將一系列模糊規(guī)則離線轉(zhuǎn)化為一個(gè)查詢表（又稱控制表），儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中供在線控制時(shí)使用。這種模糊控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，是最基本的一種形式。其設(shè)計(jì)思想是設(shè)計(jì)其他模糊控制器的基礎(chǔ)。

（1）確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量。

（2）歸納和總結(jié)模糊控制器的控制規(guī)則。

（3）確定模糊化和去模糊化的方法。

（4）選擇論域并確定有關(guān)參數(shù)。

（5）合理選擇采樣時(shí)間。

5 模糊PI控制器的設(shè)計(jì)

5.1 模糊自適應(yīng)整定PID控制的原理

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，許多被控對(duì)象隨著負(fù)荷變化或干擾因素影響，其對(duì)象特性參數(shù)或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。自適應(yīng)控制運(yùn)用現(xiàn)代控制理論在線辨識(shí)對(duì)象特征參數(shù)，實(shí)時(shí)改變其控制策略，使控制系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)保持在最佳范圍內(nèi)，但其控制效果的好壞取決于辨識(shí)模型的精確度，這對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)是非常困難的。因此，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量采用的仍然是PID算法，PID參數(shù)的整定方法很多，但大多數(shù)都以對(duì)象特性為基礎(chǔ)。

隨之計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用人工智能的方法將操作人員的調(diào)整經(jīng)驗(yàn)作為知識(shí)存入計(jì)算機(jī)中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，計(jì)算機(jī)能自動(dòng)調(diào)整PID參數(shù)，這樣就出現(xiàn)了智能PID控制器。

自適應(yīng)模糊PID控制器以誤差。和誤差變化率。c作為輸入，可以滿足不同時(shí)刻的e和ec。對(duì)PID參數(shù)白整定的要求。利用模糊控制規(guī)則在線對(duì)PID控制參數(shù)進(jìn)行修改，構(gòu)成了自適應(yīng)模糊PID控制器。

PID參數(shù)模糊自整定是找出PID三個(gè)參數(shù)與e和ec之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過不斷檢測(cè)e和ec，根據(jù)模糊控制原理來(lái)對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線修改，以滿足不同e和ec時(shí)對(duì)控制參數(shù)的不同要求，從而使被控對(duì)象有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。PID參數(shù)的整定必須考慮到在不同的時(shí)刻三個(gè)參數(shù)的作用以及相互之間的互連關(guān)系。

模糊自整定PID是在PID算法的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)誤差和誤差變化率，利用模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理，查詢模糊矩陣表進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

模糊控制設(shè)計(jì)的核心是總結(jié)工程設(shè)計(jì)人員的技術(shù)知識(shí)和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，建立適合的模糊規(guī)則表，得到針對(duì)kp， ki ，二個(gè)參數(shù)分別整定的模糊控制規(guī)則表。

本方案模糊控制器的輸入為誤差e和誤差變化率ec。輸出為Kp和Ki，再將2個(gè)輸入變量e和ec，2個(gè)輸出變量Kp和Ki的論域均被劃分為7個(gè)模糊子集：負(fù)大（NB）、負(fù)中（NM）、負(fù)小（NS）、零（Z）、正?。≒S）、正中（PM）、正大（PB）。因此可得出各模糊子集的隸屬度，根據(jù)各模糊子集的隸屬度賦值表和各參數(shù)模糊控制模型，應(yīng)用模糊合成推理設(shè)計(jì)PID參數(shù)的模糊矩陣表，查出修正參數(shù)代入下式計(jì)算：

在線運(yùn)行過程中，控制系統(tǒng)通過對(duì)模糊邏輯規(guī)則的結(jié)果處理、查表和運(yùn)算，完成對(duì)PID參數(shù)的在線自校正。

參考文獻(xiàn)

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[3] 廉小親.模糊控制技術(shù)[M].中國(guó)電力出版社，2003：132-156.

篇2

引言

將基于功率因數(shù)控制器的有源功率因數(shù)校正（PFC）預(yù)調(diào)節(jié)器應(yīng)用于分布式電源系統(tǒng)的前端時(shí)，能使非線性負(fù)載呈現(xiàn)純電阻性，迫使橋式整流器的輸入電流正比于輸入電壓，并且與線路電壓保持同相位，因而線路功率因數(shù)幾乎達(dá)到1。有源PFC預(yù)調(diào)節(jié)器的DC輸出電壓必須高于AC線路電壓的峰值。對(duì)于270V的AC最高輸入線路電壓，PFC升壓變換器的DC輸出穩(wěn)定電壓通常是385V或400V?；诿绹?guó)飛兆半導(dǎo)體公司功率因數(shù)控制器FAN4810的PFC升壓變換器，有著寬輸入電壓范圍和寬輸出功率電平，符合IEC1000?3?2規(guī)范和UL1950標(biāo)準(zhǔn)，具有超快速PFC響應(yīng)。本文簡(jiǎn)要介紹了PFC控制器FAN4810的主要特點(diǎn)，給出了完整的應(yīng)用電路，重點(diǎn)介紹了利用FAN4810控制器的500WPFC預(yù)變換器設(shè)計(jì)。

圖1

1 FAN4810的基本結(jié)構(gòu)及主要特點(diǎn)

FAN4810采用16引腳DIP和16引腳SOIC封裝，芯片電路組成框圖如圖1所示。

FAN4810是一種平均電流、連續(xù)升壓前沿PFC控制器，其主要特點(diǎn)如下：

1）含有Tri?faultDetectTM功能，符合UL1950安全標(biāo)準(zhǔn)。萬(wàn)一反饋通路失效，反饋腳VFB上電壓太高、太低或開路，三故障（Tri?fault）檢測(cè)電路將終止PFC驅(qū)動(dòng)；

圖2

    2）壓擺率增強(qiáng)的跨導(dǎo)電流誤差放大器（IEA），提供超快速PFC響應(yīng)；

3）內(nèi)置增益調(diào)制器，并且有3個(gè)輸入，即AC線路電流參考輸入IAC、AC線路電壓檢測(cè)輸入VRMS和PFC輸出電壓反饋誤差放大器（VEA）輸出VEAO，這種3輸入增益調(diào)制器，對(duì)PFC起核心控制作用；

4）帶有輸出過電壓保護(hù)（OVP）、輸入電壓過低（brown?out）保護(hù)、VCC欠壓鎖定（UVLO）、峰值電流限制和軟啟動(dòng)功能；5）帶開/關(guān)PWM時(shí)鐘輸入（腳CLKSD）和同步時(shí)鐘輸出（腳CLKOUT）；

6）VCC啟動(dòng)門限為13V，關(guān)閉門限是10.8V，啟動(dòng)電流約200μA，在VCC=15V下的工作電流約5.5mA；

7）柵極驅(qū)動(dòng)電流容量達(dá)±1A。

2 應(yīng)用電路與設(shè)計(jì)

2.1 應(yīng)用電路及操作

圖2示出了由FAN4810組成的一個(gè)500W有源PFC升壓變換器電路。

在接通AC線路電源后，當(dāng)電容C15通過R13和R14被充電到13V時(shí)，F(xiàn)AN4810啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)，在PFC開關(guān)Q1導(dǎo)通之前，為保證PFC操作，通過二極管D2的電流迅速對(duì)C5充電到AC線路電壓峰值。當(dāng)Q1關(guān)斷時(shí)，C5上電壓經(jīng)L1升壓至400V。升壓電感器L1的輔助繞組及D3，D4，C12，C16和R10，C15組成的全波整流濾波電路，為FAN4810腳VCC提供15V的DC工作電壓。Q4，R16和C20等組成軟啟動(dòng)電路，F(xiàn)AN4810誤差放大器輸出VEAO被迫跟隨Q4對(duì)C20充電。當(dāng)C20被充電至VREF（7.5V）時(shí)，Q4截止。

2.2 設(shè)計(jì)程序與方法

2.2.1 PFC升壓變換器基本參數(shù)

圖2所示的PFC升壓變換器電路主要參數(shù)為：

輸出功率Po=500W；

最低AC線路電壓VMIN=80V；

最高AC線路電壓VMAX=264V；

DC輸出電壓Vo=400V（正常值），最小值Vo(MIN)=300V；

變換效率η=0.93；

開關(guān)頻率fs=100kHz；

總電流諧波失真THD=5％。

2.2.2 主要電路和元件參數(shù)選取

根據(jù)PFC變換器的技術(shù)條件和FAN4810的電氣特性，可以確定主要元件的選取。

2.2.2.1 升壓電感器L1電感值的確定

PFC變換器在連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）下工作，最大峰值A(chǔ)C線路電流IIN（PK）為

高頻電流峰—峰值ΔI可按IIN(PK)的20％來(lái)處理，即ΔI=9.5A×20％=1.9A。通過L1的最大電流為

IL(MAX)=IIN(PK)＋ΔI/2=9.5A＋1.9A/2=10.45A

開關(guān)占空因數(shù)D為

L1的電感值可由式（1）確定。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（1）得到L=426μH，可選擇420μH（電流容量為10A）。

2.2.2.2 輸出電容C5的選擇

支持（hold?up）時(shí)間tHLD是確定C5容值的主要依據(jù)。tHLD是在AC電源中斷之后，變換器輸出仍然在規(guī)定范圍的保持時(shí)間。其間，C5中儲(chǔ)存的能量J=PotHLD，同時(shí)還可表示為J=〔CVo2－C〕，由此可得

可選取tHLD=20ms，同時(shí)將Po=500W，Vo=400V和Vo(MIN)=300V代入式（2），得C=285.7μF，可選擇330μF/450V的高壓鋁電解電容器。

2.2.2.3 振蕩器定時(shí)元件R6和C18的選擇

FAN4810腳7外部電阻R6和電容C18共同設(shè)置振蕩器頻率fs。

由于fs=100kHz，若選擇C18=470pF，R6的阻值為41.75kΩ，可選取41.2kΩ。

2.2.2.4 增益調(diào)制器輸入電路元件的選擇

增益調(diào)制器在腳2（IAC）上的輸入電流由電阻R1(R1A＋R1B)來(lái)編程。R1可利用式（4）確定。

式中：GMAX=2，是增益調(diào)制器最大增益；

RMO=3.6kΩ，是增益調(diào)制器輸出電阻；

VGMO(MAX)=0.75V，是增益乘法器最大輸出電壓。

又VMIN=80V，據(jù)此可得R1=1.06MΩ，可采用兩只453kΩ的電阻串聯(lián)而成，功耗均為（1/8）W。

R2(R2A＋R2B)和R3與R4組成電阻分壓器，同時(shí)R2，R3，R4和C3，C2組成兩級(jí)低通濾波器。為使增益調(diào)制器在低AC線路電壓VMIN下有一個(gè)最大增益，電阻分壓比必須給出一個(gè)1?1V的平均DC電壓施加到FAN4810的腳4（VRMS）。平均線路電壓VAV為

通常R2＋R3取1MΩ左右。若取R2(R2A＋R2B)=R1=2×453kΩ=906kΩ，則R3的數(shù)值可選取100kΩ。

由于FAN4810腳4上的電壓是1.1V，通過R2和R3的電流為

I(r2+r3)=(VAV-1.1)/(R2+R3)=(72.1-1.1)/(906+100)×10 3＝75.5μA

這一電流絕大部分通過R4，因而R4近似為R4==15.67kΩ

可選取R4=15.8kΩ。

濾波電容C3和C2分別由式（5）和式（6）確定。

式中：f1=15Hz和f2=23Hz分別是兩級(jí)濾波器的極點(diǎn)頻率。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（5）和式（6），根據(jù)計(jì)算結(jié)果，C3可選擇0.1μF/50V、C2選擇0.47μF/16V的標(biāo)準(zhǔn)電容器。

2.2.2.5 電流感測(cè)電阻R5的選擇

FAN4810腳3通過R17和C19組成的濾波電路連接電流感測(cè)電阻R5(R5A＋R5B)。濾波電路用作濾除啟動(dòng)時(shí)浪涌電流引起的浪涌電壓，以保護(hù)腳3（ISENSE）。R5上的電壓降不應(yīng)超過IC中增益調(diào)制器最大輸出增益VGMO(MAX)，即

R5≤VGMO(MAX)/IL(MAX)    （7）

式中：VGMO(MAX)=0.75V，IL(MAX)=10.45A。

因此，R5≤0.072Ω，可選擇0.05Ω，用兩只0.025Ω(3W)的電阻串聯(lián)在一起。

2.2.2.6 電流誤差放大器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)元件的選擇

FAN4810腳1（IEAO）與腳14（VREF）之間連接的R12，C6和C7，組成電流誤差放大器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。

FAN4810含有一個(gè)電流控制環(huán)路和一個(gè)電壓控制環(huán)路。在跨越頻率fc(c1)上電流環(huán)路的開環(huán)增益GPWM(BOOST)為

GPWM(BOOST)=(VoRs/VRAMP2fc(cl)L)       （8）

式中：fc(c1)=0.1fs=10kHz；

VRAMP=2.5V為振蕩器斜坡谷—峰值電壓；

Vo=400V，Rs=R5=0.05Ω，L=420μH。

因此根據(jù)式（8）可得GPWM(BOOST)=0.303。

在跨越頻率上的電流誤差放大器增益為

Gc(c)=10|20logGPWM(BOOST)|/20=10=3.3

R12可通過式（9）計(jì)算。

R12=Gc(c)/G(ca)    (9)

式中：電流誤差放大器跨導(dǎo)G(ca)=0.1mS（即0.1mA/V）。

因此R12=3.3/0.1mS=33kΩ，實(shí)際選擇33.2kΩ。

電容C6和C7容值分別利用式（10）和式（11）計(jì)算。

C6=1/[2πfcl(z)R12]    （10）

C7=1/[2πfc1(p)R12]    （11）

式中：fc1(z)=0.2fc(c1)=2kHz，fc1(p)=10fc(c1)=100kHz，分別是兩個(gè)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的零點(diǎn)和極點(diǎn)頻率。

根據(jù)式（10）和式（11）計(jì)算C6=2.39nF，

C7=47.9pF，實(shí)際選取C6=2.2nF，C7=47pF。

    2.2.2.7 電壓誤差放大器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)元件的選取

R7(R7A＋R7B＋R7C)和R8組成的電阻分壓器，為電壓調(diào)整環(huán)路提供反饋信號(hào)，并施加到FAN4810的腳15（FB）。電壓誤差放大器輸出端（腳16）與地之間連接的R11，C8和R7，組成電壓環(huán)路的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。

電壓誤差放大器的同相輸入端，在內(nèi)部連接2?5V的參考電壓。推薦R8=2.37kΩ，流過R8的電流為

IR8=VREF/R8=2.5V/2.37kΩ=1.055mA

R7可利用式（12）計(jì)算。

R7≈(VBUS－VREF)/IR8    （12）

式中：VBUS=400V，為DC總線電壓。

根據(jù)式（12）可得R7=376.78kΩ，可選取381kΩ，用3只127kΩ的電阻（R7A，R7B和R7C）相串聯(lián)。

在電壓誤差放大器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中，電容C9主要用于衰減二次諧波。C9的容值可通過式（13）計(jì)算。

C9=1/(2π2finZEA(SH)]    （13）

式中：fin為AC輸入線路頻率(50/60Hz)；

ZEA(SH)是在二次諧波頻率上的電壓誤差放大器阻抗。

    在PFC變換器輸出電容C5（330μF）上的二次諧波電壓紋波經(jīng)R7和R8組成的電阻分壓器和FAN4810的腳15（VFB），反饋到電壓誤差放大器反相輸入端（同相輸入端為2.5V的參考電壓）。電壓誤差放大器的輸出電壓范圍從0.1V到6.7V，跨導(dǎo)gva=0.065mS，結(jié)合DC輸出電壓分壓比R8/(R7＋R8)，可以計(jì)算出在二次諧波頻率上誤差放大器增益GEA(SH)=7.33。因此，可以計(jì)算出ZEA(SH)=GEA(SH)/0.065mS=112769Ω。將該數(shù)值和fin=60Hz代入式（13）得到C9=0.011μF，可選擇0.01μF/50V的標(biāo)準(zhǔn)電容器。

飛兆（Fairchild）半導(dǎo)體公司建議FAN4810電壓控制環(huán)路的跨越頻率fc(v1)=30Hz，零點(diǎn)頻率fv1(z)=3Hz。不難計(jì)算在跨越頻率（30Hz）上電壓誤差放大器增益GEA(FC)=36.7，于是補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中電阻R11的取值為

R11=[0.9GEA(FC)]/gva    （14）

將GEA(FC)=36.7和gva=0.065mS代入式（14）得到R11=508.15kΩ，可選擇510kΩ的標(biāo)準(zhǔn)電阻。

電容C8可通過式（15）計(jì)算。

C8=1/[2πfv1(z)R11]    （15）

將fv1(z)=3Hz和R11=510kΩ代入式（15），得到C8=0.104μF，可選擇0.1μF的標(biāo)準(zhǔn)值。

2.2.2.8 功率開關(guān)Q1和升壓二極管D1的選擇

Q1和D1的耐壓至少是500V，以能安全承受400V的DC升壓電壓。由于通過升壓電感器L1的最大峰值電流IL(MAX)=10.45A，故Q1和D1的峰值電流容量不能低于10?45A。推薦升壓二極管D1選用ISL9R1560P2，Q1選用FDH44N50，F(xiàn)QA28N50，F(xiàn)QA19N60等MOSFETs，或選用FGH40N6S2D，HGTG20N60A4D，F(xiàn)GK60N6S2D等IGBTs。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)于圖2所示的PFC升壓變換器電路，按設(shè)計(jì)結(jié)果選擇元器件，焊接在PCB上經(jīng)檢查無(wú)誤后，在AC輸入端串接上AC250V/8A的保險(xiǎn)絲F1。為安全起見，可在輸出端（香蕉插頭J3和J4）接100W的負(fù)載，并接一塊DC電壓表。在輸入端（J1和J2）連接一個(gè)隔離可調(diào)的AC電源（通常為交流調(diào)壓器），使AC輸入電壓從零緩慢增加到90V時(shí)，PFC變換器輸出在5s之內(nèi)應(yīng)為DC（400±5）V。當(dāng)斷開AC輸入時(shí)，輸出電壓應(yīng)降至零。爾后，在PFC輸出端接500W負(fù)載。

當(dāng)負(fù)載從50W逐步增加到500W時(shí)，變換器效率和THD變化曲線如圖3所示。圖4為AC輸入電流波形，圖5為PFC變換器輸入電壓（經(jīng)全波整流的AC線路電壓）和DC輸出電壓紋波波形。

4 結(jié)語(yǔ)

篇3

引言

專用移動(dòng)通信平臺(tái)（Especial Mobile Platform），簡(jiǎn)稱EMP，是專門為特殊用戶設(shè)計(jì)的，EMP可以使這些用戶充分利用現(xiàn)有的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)傳輸他們的業(yè)務(wù)，從而節(jié)省了重新建網(wǎng)的費(fèi)用和時(shí)間。EMP要求體積小，重量輕，功耗小，供電靈活，適應(yīng)車載，具備“動(dòng)中通信”條件，能適應(yīng)部隊(duì)、武警、公安、交通等部門和行業(yè)的使用需求。在EMP中常同時(shí)需要5V，3.3V，15V，以及可調(diào)的多路小功率直流電源以滿足數(shù)據(jù)，語(yǔ)音，傳真，短消息，全球定位等業(yè)務(wù)的需要。我們采用MAX1715設(shè)計(jì)了EMP的供電電路很好地滿足了用戶的需求。

1 MAX1715的工作模式

MAX1715中的MAXIM專有技術(shù)——快速PWM脈寬控制，是為寬輸入輸出電壓比，負(fù)載快速變化時(shí)保持工作頻率和電感工作點(diǎn)不變而設(shè)計(jì)的?？焖貾WM脈寬控制克服了電流模式控制中，固定頻率控制帶來(lái)的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)差的問題，并且克服了傳統(tǒng)的常開通時(shí)間和常關(guān)閉時(shí)間的大范圍變頻PWM控制帶來(lái)的問題。MAX1715還提供100ns常開通時(shí)間，從而在負(fù)載響應(yīng)時(shí)保持相對(duì)穩(wěn)定的開關(guān)頻率。

如圖1所示，快速PWM脈寬控制是一個(gè)偽固定頻率，具有電壓前饋控制的常開通時(shí)間電流模式控制。它依靠輸出濾波電容的ESR做電流檢測(cè)電阻，輸出紋波電壓提供PWM坡度信號(hào)?？刂扑惴ū容^簡(jiǎn)單：上面開關(guān)的開通時(shí)間只是由一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路來(lái)決定，該單穩(wěn)態(tài)電路的工作期和輸入電壓成反比，而和輸出電壓成正比。另外一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路設(shè)定最小的關(guān)斷時(shí)間（典型值是400ns）。如果誤差比較器輸出低，開通時(shí)間單穩(wěn)態(tài)電路被觸發(fā)。

MAX1715的PWM控制器具有自動(dòng)的脈寬跳變模式和強(qiáng)制PWM模式兩種工作模式。

1.1 自動(dòng)的脈寬跳變模式

對(duì)于跳變模式（脈寬跳變控制端SKIP置低，見圖2），輕載時(shí)MAX1715自動(dòng)由PWM控制跳變到PFM控制，這種跳變由一個(gè)比較器來(lái)決定，在電感電流過零時(shí)，該比較器截?cái)嗔讼露碎_關(guān)的開通時(shí)間。這種控制方式使脈寬跳變到PFM運(yùn)行和脈寬不跳變的PWM運(yùn)行的轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)于連續(xù)和不連續(xù)的電感電流轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)和蓄電池電壓的關(guān)系不大，對(duì)于7V到24V的蓄電池電壓，這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)基本保持不變。如果使用軟飽和電感，PWM到PFM的轉(zhuǎn)折點(diǎn)電流更小。

因?yàn)檩p載時(shí)脈寬跳變，開關(guān)波形可能出現(xiàn)噪聲和不同步，但是效率高。要在PFM噪聲和效率間達(dá)到平衡就要改變電感值。通常，低電感值（假定線圈電阻保持恒定）在負(fù)載曲線中可以得到更寬的高效范圍；高電感值在重載時(shí)效率高（假設(shè)線圈電阻恒定）并且輸出紋波小。高電感值還意味著體積更大，和降低負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)（尤其是在低輸入電壓時(shí)）。

圖1 MAX1715的快速寬控制邏輯圖

    直流輸出的準(zhǔn)確性由跟蹤誤差的水平來(lái)決定，電感電流連續(xù)時(shí)要比不連續(xù)時(shí)對(duì)紋波的調(diào)整性要高50％。電感電流不連續(xù)時(shí)如果有斜坡補(bǔ)償，則直流電壓的調(diào)整率還可以提高1.5％。

1.2 強(qiáng)制PWM模式

在低噪聲的強(qiáng)制PWM模式時(shí)，控制下端開關(guān)開通時(shí)間的過零比較器不工作。這使下端開關(guān)的波形和上端開關(guān)的波形互補(bǔ)。因?yàn)?，PWM環(huán)要保持占空比為VOUT/VIN，所以，輕載時(shí)電感電流反向。強(qiáng)制PWM模式的好處是保持頻率為常數(shù)，壞處是空載時(shí)電池電流有10mA到40mA，這由外部MOSFET決定。

強(qiáng)制PWM模式對(duì)提高負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，減小音頻噪聲很有好處，還能提高動(dòng)態(tài)輸出電壓調(diào)整時(shí)所需的吸收電流能力，提高多路輸出時(shí)的調(diào)整能力。

2 MAX1715的參數(shù)計(jì)算

我們?cè)O(shè)計(jì)的移動(dòng)通信平臺(tái)電路參數(shù)如下：

輸入電壓VIN=8～14.5V；

輸出電壓VOUT1=3.3V，VOUT2=5V；

蓄電池5×1.2V=6V，容量為2.8A·h；

紋波系數(shù)LIR=0.35；

負(fù)載電流3A；

開關(guān)頻率第一路345kHz，第二路255kHz；

MOS管IRF7313，導(dǎo)通電阻RDS=0.032Ω，最大導(dǎo)通電阻RDS(MAX)=0.046Ω，VDSS=30V，CRSS=130pF。

在確定開關(guān)頻率和電感工作點(diǎn)（紋波比率）前，先確定輸入電壓范圍和最大負(fù)載電流。尖峰負(fù)載電流會(huì)對(duì)元器件的瞬態(tài)應(yīng)力和濾波要求產(chǎn)生影響，并因此決定了輸出電容選擇，電感飽和率和限流電路的設(shè)計(jì)。連續(xù)負(fù)載電流決定了溫度應(yīng)力，并因此決定了輸入電容及MOSFET的選擇和其他要考慮熱效應(yīng)的器件的選擇。一般設(shè)計(jì)連續(xù)負(fù)載電流是尖峰負(fù)載電流的80％。

電感工作點(diǎn)也是效率和體積的折中，最小的最優(yōu)電感使電路工作在導(dǎo)通關(guān)鍵點(diǎn)的邊際（每個(gè)周期在最大負(fù)載電流時(shí)，電感電流剛好過零）。MAX1715的脈寬跳變算法在每個(gè)關(guān)鍵導(dǎo)通點(diǎn)啟動(dòng)跳變模式。所以，電感的運(yùn)行點(diǎn)也決定了PFM/PWM模式轉(zhuǎn)換的負(fù)載電流。最優(yōu)的點(diǎn)是20％到50％電感電流間，所以，我們?nèi)IR為0.35。

2.1 電感選擇

開關(guān)頻率和電感運(yùn)行點(diǎn)〔紋波(％)即紋波系數(shù)LIR〕決定了電感值，電感的直流電阻要小，以減小電感的損耗。最好選擇鐵心電感，并且磁芯要足夠大，以保證在尖峰電感電流時(shí)不會(huì)飽和。低電感值使電感電流上升較快，在負(fù)載突變時(shí)補(bǔ)充輸出濾波電容上的電荷，瞬態(tài)響應(yīng)快。

第一種輸出的電感為L(zhǎng)1（對(duì)應(yīng)圖2中的L8），第二路輸出的電感為L(zhǎng)2（對(duì)應(yīng)圖2中的L9），當(dāng)VIN取10V時(shí)其計(jì)算值如下：

L1=VOUT1(VIN-VOUT1)/VIS×f×LIR×ILOAD(MAX)

=[3.3(10-3.3)]/[10×345×10 3×0.35(3/0.8)]

=4.88μH

取標(biāo)稱值6.8μH；

L2=VOUT2(VIN-VOUT2)/[VIN×f×LIR×ILOAD(MAX)]=

=7.47μH

取標(biāo)稱值6.8μH。

IPEAK=ILOAD(MAX)＋(LIR/2)×ILOAD(MAX)=（3/0.8）＋(0.35/2)×（3/0.8）

=4.41A

2.2 確定限流

限流的下限電流值等于最小限流門限（范圍由50mV到200mV）除以下端MOSFET的最大通態(tài)電阻,這個(gè)最大通態(tài)電阻是考慮了每℃增加0.5％的值。

限流的方法有兩種：一種是將腳3ILIM接腳

21VCC（見圖2），對(duì)應(yīng)的限流門限是默認(rèn)值100mV；

另一種是由限流電路內(nèi)部5μA電流源和ILIM外接

電阻調(diào)限流門限（電阻范圍由100kΩ到400kΩ），

內(nèi)部實(shí)際的限流門限是ILIM端電壓的1/10。則

限流電阻RLIMIT為

RLIMIT=ILOAD(MAX)×RDS(MAX)×10/(5×10－6)

=(3/0.8)×0.046×107/5=345kΩ

取標(biāo)稱值280kΩ。

圖2 MAX1715的實(shí)驗(yàn)電路

    2.3 輸出電容選擇

輸出電容（對(duì)應(yīng)圖2中C35及C41）的選擇主要看ESR和耐壓值而不僅僅看電容值。輸出電容必須有足夠小的ESR，以滿足輸出紋波和負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)的需要；同時(shí)又必須有足夠大的ESR以滿足穩(wěn)定性的需要。電容值也要足夠大以滿足滿載到空載轉(zhuǎn)換時(shí)吸收電感儲(chǔ)能的需要，否則，過電壓保護(hù)會(huì)觸發(fā)。

在有CPU的應(yīng)用場(chǎng)合，電容的尺寸取決于需要多大的ESR來(lái)防止負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)輸出電壓太低。如VDIP是瞬態(tài)輸出電壓，則ESR?VDIP/ILOAD(MAX)。

在沒有CPU的應(yīng)用場(chǎng)合，電容的尺寸取決于需要多大的ESR來(lái)保持輸出電壓紋波的水平。如Vp?p是電壓紋波，則

ESR≤Vp-p/(LIR×ILOAD(MAX))

輸出電容引起的不穩(wěn)定工作體現(xiàn)在兩個(gè)方面：雙跳動(dòng)和反饋電路不穩(wěn)定。雙跳動(dòng)是由于輸出噪聲或ESR電阻太小使輸出電壓信號(hào)沒有足夠的坡度。這“欺騙”了誤差放大器在400ns的最小死區(qū)后產(chǎn)生一個(gè)新的周期。電路不穩(wěn)定是指在電源或負(fù)載擾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生振蕩，這將觸發(fā)輸出過壓保護(hù)或使輸出電壓降到設(shè)定值以下。穩(wěn)定性由相對(duì)開關(guān)頻率的ESR零點(diǎn)決定，電容的零點(diǎn)頻率必須低于開關(guān)頻率f決定的穩(wěn)定點(diǎn)fESR。

fESR=f/π，fESR=1/（2×π×ESR×C)

我們選擇了ESR零點(diǎn)頻率低的鉭電容，其電容值為330μF。

2.4 輸入電容選擇

輸入電容（對(duì)應(yīng)圖2中C39，C40）主要是要滿足抑制開關(guān)產(chǎn)生的紋波電流（IRMS）的需要。

采用陶瓷電容，鋁電容比較合適，因?yàn)?，它們的電阻能抑制開通時(shí)的浪涌電流。我們選用了10μF的鋁電解電容和10nF的陶瓷電容。

2.5 MOSFET選擇

注意最大輸入電壓時(shí)的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗之和不超過封裝熱限制。選擇下端的MOSFET也應(yīng)盡量具有小的導(dǎo)通電阻，雖然，下端MOSFET在最大輸入電壓時(shí)電阻上的功率損耗最大，但是，在Buck電路中下端的MOSFET是零電壓開關(guān)，所以，下端的MOSFET導(dǎo)通損耗不是問題，還可以在下端開關(guān)管上并一個(gè)肖特基二極管，以防止下端開關(guān)管的體二極管在死區(qū)時(shí)間導(dǎo)通。

最壞導(dǎo)通損耗在占空比極限時(shí)產(chǎn)生。上端MOSFET在最小輸入電壓時(shí)的導(dǎo)通損耗最大，在最大輸入電壓時(shí)開關(guān)損耗最大，即

導(dǎo)通損耗PRDS=(VOUT2/VIN(MIN)I2LOAD×RDS

=5/8×3 2×0.046=0.2588W

開關(guān)損耗PS=VRSS×VIN(MAX)×f×ILOAD=

=(130×10 -12×14.5×345×10 3 ×3)/1

=0.0283W

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

MAX1715由于沒有電流檢測(cè)電阻，并且有快速PWM控制和自動(dòng)的脈寬跳變模式，所以，其效率相對(duì)其他應(yīng)用電路更高，我們?cè)O(shè)計(jì)的電路實(shí)驗(yàn)效率達(dá)到了97％。電路圖如圖2所示。

篇4

為了滿足人們對(duì)于汽車使用需求的增加，近年來(lái)全世界汽車工業(yè)高速發(fā)展，特別是中國(guó)汽車工業(yè)產(chǎn)量持續(xù)保持世界第一，大中城市的汽車保有量的持續(xù)上升，這些現(xiàn)象加劇了世界性的能源危機(jī)和城市的環(huán)境問題。所以，研究和生產(chǎn)新能源汽車，符合中國(guó)可持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策。

新能源汽車電力系統(tǒng)控制概述

新能源汽車電力系統(tǒng)有多種不同的結(jié)構(gòu)形式，常見的包括：電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式、單電機(jī)驅(qū)動(dòng)、雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)、相互相反電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等，同時(shí)不同的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式配有有不同的動(dòng)力布置、傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)。考慮到汽車整車動(dòng)力學(xué)性能和生產(chǎn)成本等的影響，實(shí)際中較多采用單電機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)布置方式，圖1為新能源汽車電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理。

從新能源汽車行駛的實(shí)際行車角度分析，為了實(shí)現(xiàn)整車動(dòng)力系統(tǒng)的控制，必須采集分析汽車的駕駛操縱信息、行車路況、行駛角度、能耗等各個(gè)部件工況進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后通過在解釋執(zhí)行駕駛員操作意圖的同時(shí)要把整車的信息顯示反應(yīng)給駕駛員，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。而對(duì)駕駛員不能直接做出判斷和反應(yīng)的信息和情況，整車控制系統(tǒng)應(yīng)可以代替駕駛員做出分析和處理，保證車輛行駛安全。對(duì)于駕駛員不合理的和錯(cuò)誤的操作，控制系統(tǒng)應(yīng)該予以識(shí)別并進(jìn)行提示和及時(shí)適當(dāng)?shù)南拗?，防止部件的損壞。在此基礎(chǔ)上，控制系統(tǒng)要協(xié)調(diào)好車上各個(gè)部件之間的工作以及各個(gè)能量消耗部件間的能量的分配關(guān)系。根據(jù)以上要求對(duì)整車控制器的功能包括以下四個(gè)方面。

新能源汽車的驅(qū)動(dòng)控制方面，整車控制器的主要功能是，通過分析處理駕駛員的駕駛要求、新能源汽車的動(dòng)態(tài)特性、道路及環(huán)境狀況，對(duì)電機(jī)控制器發(fā)出指令控制汽車，滿足相應(yīng)條件下的駕駛工況要求。

在新能源汽車上，電力系統(tǒng)除了給驅(qū)動(dòng)主電機(jī)供電以外，還要給電動(dòng)空調(diào)等一些電動(dòng)附件供電，整車控制器將負(fù)責(zé)整車的能量管理，同時(shí)合理的分配，以提高能量的利用率。在新能源汽車控制器局域網(wǎng)（CAN）網(wǎng)絡(luò)上整車控制器作為信息控制中心，完成組織信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)點(diǎn)管理，信息優(yōu)先權(quán)的動(dòng)態(tài)分配等功能。車輛狀態(tài)的監(jiān)示和故障診斷及保護(hù)?？偩€所連接的各個(gè)子系統(tǒng)控制器（電機(jī)控制器、電池控制器等）應(yīng)該實(shí)時(shí)的將各自控制對(duì)象的狀態(tài)信息和故障診斷信息至CAN總線，由整車控制器通過綜合數(shù)字儀表顯示出來(lái)。同時(shí)，整車控制器能對(duì)故障信息及時(shí)處理并做出相應(yīng)的安全保護(hù)處理。

以上功能是新能源汽車電力系統(tǒng)控制在實(shí)際行駛過程中需要實(shí)現(xiàn)的功能，是對(duì)整車電力系統(tǒng)控制系統(tǒng)的任務(wù)概括總結(jié)。

新能源汽車電力系統(tǒng)控制策略

行駛過程中，汽車系統(tǒng)是有多變量輸入的系統(tǒng)，很難通過一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述，對(duì)這樣的系統(tǒng)很難通過數(shù)學(xué)方法直接進(jìn)行求解和控制，需要大量的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。下面對(duì)新能源汽車電力系統(tǒng)子結(jié)構(gòu)的控制進(jìn)行詳細(xì)說明。

1 新能源汽車的電力驅(qū)動(dòng)力矩控制研究

為了對(duì)新能源汽車的驅(qū)動(dòng)性能隨工況變化的規(guī)律進(jìn)行分析，下面以經(jīng)典的加速上坡為模型進(jìn)行研究?？紤]新能源汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總是包括一臺(tái)電機(jī)，并通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出汽車加速和轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳到車輪后帶動(dòng)汽車正常行駛。因此電機(jī)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)將會(huì)輸入一個(gè)對(duì)應(yīng)的扭矩，而新能源汽車的整車控制器主要就是對(duì)汽車電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的力矩進(jìn)行控制，從而達(dá)到系統(tǒng)控制的目的。

2 新能源汽車的電機(jī)過載控制

新能源汽車一般只有一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這樣的單電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式工作條件較差。為了保證新能源汽車的高效能源利用，新能源汽車應(yīng)該在通常的行駛工況下選用盡量低的電機(jī)額定功率。然而，在實(shí)際工況下汽車的行駛性能的要求不同，特別是在一定的高速和爬坡行駛的工況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)不得不在較低額定功率下過載運(yùn)行。

3 新能源汽車的能量電源管理控制

在新能源汽車中，從整車動(dòng)力控制的角度出發(fā)，需要將能源管理和整車動(dòng)力控制系統(tǒng)進(jìn)行并行控制，達(dá)到整車系統(tǒng)的控制目的。在新能源汽車的儲(chǔ)能裝置中，需要安裝多個(gè)測(cè)控模塊，不同模塊通過能源管理系統(tǒng)并與中央控制器相連，最后經(jīng)CAN總線，和汽車整車控制系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)完整的能源管理控制環(huán)。

4 新能源汽車制動(dòng)能量回饋控制

與化石燃料汽車相比，新能源汽車最重要的特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的再生制動(dòng)，通過回收汽車在制動(dòng)過程中損失的功率，達(dá)到節(jié)省能量的目的。由此可見，新能源汽車的再生制動(dòng)功能是對(duì)于節(jié)能減排具有非常重要的意義?？紤]到汽車廣泛采用摩擦制動(dòng)，因此新能源汽車的再生制動(dòng)系統(tǒng)需要對(duì)汽車摩擦制動(dòng)系統(tǒng)和電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合控制。

結(jié)論

篇5

關(guān)鍵詞：電加熱器 電源 溫度控制 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）05-0000-00

Abstract： As an electric heater， heat sources are supplied for thermal hydraulic testing devices of various types of reactors， and high power and the temperature control system are required for the electric heater. Electricity energy is supplied to the electric heater and the temperature of the electric heater is controlled in real time， so that the requirement on operation temperature of the testing devices is met； electricity impact and temperature impact on the electric heater are avoided， the stable control of the temperature is realized， and the service life of the electric heater is prolonged. In the case， by taking the power and the temperature control system of 12×288kW electric heater as an example， a detailed technical scheme on the power and the temperature control system of the high-power electric heater is proposed in accordance with the related design and calculation.

Key words： electric heater， power， temperature control and design

在各種反應(yīng)堆熱工水力試驗(yàn)裝置上，一般采用高溫高壓電加熱器（或電加熱元件）提供熱源和調(diào)節(jié)壓力，電加熱器是保證試驗(yàn)裝置及反應(yīng)堆系統(tǒng)運(yùn)行壓力穩(wěn)定的關(guān)鍵設(shè)備。而電加熱器需要配備大功率的電源與溫控系統(tǒng)，其用途是對(duì)電加熱器提供電能并進(jìn)行實(shí)時(shí)控溫，滿足試驗(yàn)裝置運(yùn)行溫度的需要；避免對(duì)電加熱器造成電沖擊與溫度沖擊，實(shí)現(xiàn)溫度平穩(wěn)控制，保證電加熱器的使用壽命。針對(duì)這一情況，本文以12×288kW電加熱器電源及溫控系統(tǒng)為例，通過相關(guān)設(shè)計(jì)和計(jì)算，提出了大功率電加熱器電源與溫度控制系統(tǒng)的詳細(xì)技術(shù)方案。

1電源與溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)組成

（1）電源部分。電源（配電回路）主要由進(jìn)戶電動(dòng)刀閘開關(guān)、進(jìn)線電源柜（內(nèi)裝斷路器、真空接觸器等）、功率調(diào)節(jié)柜（裝有快速熔斷器、調(diào)功器、接觸器等）組成。其中真空接觸器是可帶負(fù)荷操作的快速開關(guān)，有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；調(diào)功器選用三相晶閘管調(diào)壓器，具有恒電壓、恒電流、恒功率、調(diào)功控制、移相/過零綜合控制等功能，同時(shí)具有電源缺相、負(fù)載斷線、過流和過熱等一系列報(bào)警和通訊功能，完全適用于純電阻負(fù)載的電加熱器。

（2）溫控部分。溫控部分主要由現(xiàn)場(chǎng)控制柜和遠(yuǎn)程控制管理系統(tǒng)（工控機(jī)）組成?，F(xiàn)場(chǎng)控制柜由PLC主機(jī)、輸入輸出模塊及人機(jī)界面等組成。在控制部分，選用SIEMENS S7-300 PLC對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行快速、可靠的處理，選用SIEMENS的觸摸式人機(jī)界面對(duì)實(shí)時(shí)溫度值、電流、電壓和各種故障信息進(jìn)行顯示、記錄。遠(yuǎn)程控制管理系統(tǒng)主要是控制器與軟件監(jiān)控系統(tǒng)，用于遠(yuǎn)程自動(dòng)控制與管理。

1.2工作原理

電加熱器的安全運(yùn)行和使用壽命與電加熱器運(yùn)行溫度的高低有著直接的關(guān)系，因此對(duì)加熱器運(yùn)行溫度的控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控十分重要。本系統(tǒng)由溫度傳感器對(duì)加熱元件、加熱板以及蓄熱塊上的溫度進(jìn)行采樣，所測(cè)溫度信號(hào)經(jīng)放大和A/D轉(zhuǎn)換后送PLC，利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，并驅(qū)動(dòng)三相晶閘管調(diào)壓器以調(diào)節(jié)加熱器溫度。

電加熱器電源及溫控系統(tǒng)技術(shù)路線見圖1。

1.3技術(shù)性能

1.3.1電源功能

（1）長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行工作制，電源系統(tǒng)能在各種試驗(yàn)狀態(tài)下，把負(fù)載加熱到要求的溫度值，并進(jìn)行恒溫控制，同時(shí)電源系統(tǒng)供電主回路方案合理，可靠性高，可操作性、可維護(hù)性強(qiáng)，操作上的透明度高，安全性要高。

（2）電源系統(tǒng)能給加熱器提供一個(gè)平滑的連續(xù)動(dòng)態(tài)可調(diào)的輸出電參數(shù)，實(shí)現(xiàn)帶載動(dòng)態(tài)調(diào)溫功能，避免對(duì)加熱器造成電動(dòng)力沖擊與溫度過沖，實(shí)現(xiàn)溫度平穩(wěn)控制。

（3）電源系統(tǒng)具有輸出參數(shù)控制模式調(diào)節(jié)功能，能根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行最佳運(yùn)行控制。即工況良好時(shí)，當(dāng)溫度未達(dá)到其設(shè)定值時(shí)，電源應(yīng)以高功率輸出，工況不好時(shí)，比如天氣潮濕、絕緣值低或長(zhǎng)時(shí)間未做試驗(yàn)時(shí)，能夠選擇先低電壓低功率加熱，然后慢慢提高電參數(shù)，達(dá)到保護(hù)加熱器與安全運(yùn)行的目的。

（4）當(dāng)負(fù)載溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，電源應(yīng)調(diào)節(jié)功率輸出以維持電熱元件恒定在設(shè)定溫度，同時(shí)，在恒溫過程中，電熱元件避免不斷受到交變力的作用，充分保證高溫條件下負(fù)載的安全運(yùn)行與使用壽命。

1.3.2電力電子裝置（調(diào)功器）技術(shù)參數(shù)

電力電子裝置采用調(diào)壓控制模式，試驗(yàn)中根據(jù)溫度控制要求，調(diào)節(jié)控制值，達(dá)到控制脈沖的調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓調(diào)節(jié)，加熱器電功率與負(fù)載溫度可控的目的。

（1）額定輸出功率：第1～12組，每組功率288kW，12組單獨(dú)運(yùn)行，電阻性負(fù)載；

（2）調(diào)壓范圍：主回路輸入電壓的0～98%；

（3）工作制式：具備軟啟動(dòng)、軟停車功能，避免過大的電流沖擊。

1.3.3系統(tǒng)保護(hù)功能

（1）電源系統(tǒng)主回路具備一次側(cè)雷擊過電壓保護(hù)，浪涌過電壓保護(hù)，電源側(cè)操作過電壓保護(hù)，電源側(cè)過電流保護(hù)，負(fù)載側(cè)過電流保護(hù)，電力電子器件關(guān)斷過電壓保護(hù)，電力電子器件過熱保護(hù)以及系統(tǒng)漏電保護(hù)。

（2）電源自身的電氣保護(hù)功能齊全，包括過流、短路、缺相、三相不平衡、過熱、絕緣以及順序控制、連鎖保護(hù)等。

（3）具備電加熱器超極限保護(hù)功能與防止溫度上升率過大保護(hù)功能。

1.3.4系統(tǒng)檢測(cè)與顯示報(bào)警功能

（1）系統(tǒng)對(duì)每組回路的三相電參數(shù)（包括電源側(cè)與負(fù)載側(cè)的線電壓與線電流）進(jìn)行采集處理，要求參數(shù)單點(diǎn)數(shù)字顯示，近端與遠(yuǎn)端顯示。同時(shí)電源側(cè)具有功率因素檢測(cè)顯示功能（采用數(shù)顯表顯示）；

（2）電參數(shù)測(cè)量采用成熟技術(shù)，并采用易實(shí)現(xiàn)參數(shù)檢測(cè)、傳輸與轉(zhuǎn)換的方式，方便低參數(shù)供電控制與動(dòng)態(tài)控制；

（3）系統(tǒng)對(duì)每組288kW負(fù)載的4點(diǎn)溫度（12組共48點(diǎn)）進(jìn)行采集處理，要求參數(shù)單點(diǎn)數(shù)字顯示，近端與遠(yuǎn)端顯示；

（4）系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)出負(fù)載元件通斷情況，并能可靠、及時(shí)、準(zhǔn)確地作用于信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)與保護(hù)跳閘系統(tǒng)，信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)能自動(dòng)指示通斷點(diǎn)，要求近端與遠(yuǎn)端顯示；

（5）系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)過流、短路、缺相、三相不平衡、過熱、絕緣等所有電氣保護(hù)，并能可靠、及時(shí)、準(zhǔn)確地作用于信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)與保護(hù)跳閘系統(tǒng)，信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)能自動(dòng)指示電路故障類別及故障點(diǎn)，要求單點(diǎn)顯示，近端與遠(yuǎn)端顯示；

（6）系統(tǒng)能自動(dòng)顯示檢測(cè)溫度超調(diào)以及超極限溫度點(diǎn)，避免溫度過沖；同時(shí)檢測(cè)溫度上升率，防止溫度上升率過大。并能可靠、及時(shí)、準(zhǔn)確地作用于信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)與保護(hù)跳閘系統(tǒng)，能自動(dòng)顯示超調(diào)點(diǎn)，要求單點(diǎn)顯示，近端與遠(yuǎn)端顯示；

（7）系統(tǒng)對(duì)調(diào)壓裝置自身的每一相、每一橋臂出現(xiàn)的故障（導(dǎo)通、反相擊穿、不觸發(fā)、換相失敗等）能自動(dòng)識(shí)別、報(bào)警并顯示其位置，要求單點(diǎn)顯示，近端與遠(yuǎn)端顯示。

1.3.5溫控軟件功能

（1）溫控系統(tǒng)采用組態(tài)軟件作為開發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理，系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)檢測(cè)、實(shí)時(shí)處理、實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)報(bào)警、用戶權(quán)限功能，同時(shí)界面直觀，可操作性強(qiáng)；

（2）設(shè)計(jì)有主界面、主菜單，具有登錄界面、溫升曲線設(shè)置界面、動(dòng)態(tài)跟隨界面、歷史曲線、報(bào)警窗口以及報(bào)表處理界面；

（3）各子窗口設(shè)計(jì)功能完善，其控制模式能夠根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，即能根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的絕緣情況、受潮情況、溫度上升率，自動(dòng)實(shí)時(shí)改變電源的溫升模式，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載溫度可控與理想的加熱過程；

（4）設(shè)計(jì)有數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，能自動(dòng)存儲(chǔ)電參數(shù)及溫度數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)頻率與區(qū)域可設(shè)。

1.4硬件選擇

（1）進(jìn)線電動(dòng)開關(guān)。進(jìn)線電動(dòng)開關(guān)選用電動(dòng)刀閘開關(guān)。

（2）進(jìn)線電源柜。進(jìn)線電源柜器件主要包括空氣開關(guān)、真空接觸器等，另外包括12臺(tái)進(jìn)線電動(dòng)刀閘的二次線路、真空接觸器的二次回路、連鎖回路、浪涌（防雷）保護(hù)器以及電測(cè)量?jī)x表等。

（3）PLC控制柜?？刂乒裼蒔LC主機(jī)、輸入輸出模塊及人機(jī)界面等組成。本系統(tǒng)控制柜采用300系列PLC，溫度采集使用模擬量模塊SM331，換算進(jìn)度是單極性14位，雙極性13位，理論上可實(shí)現(xiàn)溫度控制精度在1100℃×（1/16384）=0.067℃的控制。

（4）上位機(jī)系統(tǒng)。上位機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)采用工控機(jī)，并配置計(jì)算機(jī)控制操作臺(tái)。采用Ethernet以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)用于PLC、計(jì)算機(jī)間的通訊。

1.5控制量分配

PLC控制量分配情況見表1。

2電源與溫度控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)工控機(jī)采用組態(tài)王編程，觸摸屏采用wincc flexible編程，PLC采用step7 V5.4編程。

電加熱器實(shí)際溫度的檢測(cè)是要將溫度量轉(zhuǎn)化為PLC可識(shí)別的量，所以將溫度變送器輸出的值先由16位的整型轉(zhuǎn)化為32位的雙整型，再由雙整型轉(zhuǎn)化為實(shí)型，實(shí)型小數(shù)點(diǎn)后可有6位，保證精度。S7-300的CPU模塊CPU314自帶PID等多種算法功能模塊，編程軟件提供了PID指令向?qū)?，PID控制程序可以通過指令向?qū)ё詣?dòng)生成。除此之外，PID指令也同時(shí)會(huì)被自動(dòng)調(diào)用。

首先選擇運(yùn)用PID算法的回路，并給回路參數(shù)定值，本系統(tǒng)采用的K型熱電偶的測(cè)量范圍是0-700℃，故給定范圍的低限和高限分別為0和700℃。由于S7-300 CPU支持PID自整定功能，因此回路的參數(shù)先不設(shè)定。第二步設(shè)置回路輸入輸出項(xiàng)，輸入和輸出量都是單級(jí)性的模擬量，經(jīng)PID控制過后的輸出量和輸入一樣，同樣要其由整型轉(zhuǎn)化為實(shí)型。

PLC將PID運(yùn)算處理結(jié)果通過4-20mA輸出給相應(yīng)地址的功率調(diào)節(jié)器，根據(jù)送來(lái)的數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整輸出功率，最終滿足負(fù)載溫度恒定。

2.2工藝設(shè)計(jì)

為滿足最佳開車控制的需要，軟件系統(tǒng)專門配置2種加熱模式選擇：當(dāng)工況良好時(shí)，電源以高功率輸出；當(dāng)工況不好時(shí)，比如天氣潮濕、絕緣值低或長(zhǎng)時(shí)間未做試驗(yàn)時(shí)，先低電壓低功率加熱，然后按斜率提高參數(shù)，從而達(dá)到保護(hù)負(fù)載與安全運(yùn)行的目的。

在實(shí)際使用中，用戶可以根據(jù)不同的工況，選擇加熱模式。一旦確定之后，可對(duì)其初始溫度、加熱時(shí)間、升溫斜率、設(shè)定溫度以及保溫時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

在實(shí)際使用中，用戶一旦確定每個(gè)溫控回路的溫度曲線之后，此曲線數(shù)據(jù)將直接保存到PLC的存儲(chǔ)單元中來(lái)供系統(tǒng)調(diào)用。此設(shè)計(jì)方案的優(yōu)勢(shì)在于PLC完全可以自行獨(dú)立運(yùn)行，不受服務(wù)器的故障影響，系統(tǒng)可靠性更高。同時(shí)系統(tǒng)配置可單獨(dú)調(diào)節(jié)每個(gè)溫控回路PID參數(shù)功能，可軟件切換手自動(dòng)控制并手動(dòng)進(jìn)行給定（軟件給定方式）。

2.3人機(jī)界面

人機(jī)界面的主要基本畫面包括：主界面窗口、主菜單窗口，登錄窗口、溫度控制窗口、實(shí)際溫度曲線，實(shí)際溫度顯示、狀態(tài)指示窗口、報(bào)警窗口。

針對(duì)電加熱器系統(tǒng)的安全管理和操作的需要，本溫控系統(tǒng)中定義了“系統(tǒng)管理員”和“操作員”兩級(jí)口令。對(duì)參數(shù)設(shè)定和手動(dòng)跳閘等重要功能需使用系統(tǒng)管理員級(jí)口令，其他操作，如查看溫度曲線、歷史記錄等，只需操作員口令。

2.4上位機(jī)

上位機(jī)畫面設(shè)計(jì)不僅要求能實(shí)現(xiàn)所有的控制功能（輸入及顯示參數(shù)、存儲(chǔ)紀(jì)錄、報(bào)警等），而且需要簡(jiǎn)單明了，易于操作人員正確的執(zhí)行操作。考慮系統(tǒng)所需監(jiān)控的過程變量和實(shí)際功能，主要功能包括：

（1）具有歷史溫度曲線查詢；

（2）具有歷史溫度數(shù)據(jù)報(bào)表查詢（時(shí)間區(qū)間、周期（頻率）可設(shè)置）；

（3）具有歷史報(bào)警查詢；

（4）溫升曲線設(shè)置（目標(biāo)溫度、升溫斜率、保溫時(shí)間）；

（5）動(dòng)態(tài)溫度設(shè)定跟隨曲線；

（6）用戶權(quán)限管理（定義了“系統(tǒng)管理員”和“操作員”兩級(jí)口令。對(duì)參數(shù)設(shè)定和手動(dòng)跳閘等重要功能需使用系統(tǒng)管理員級(jí)口令，其他操作，如查看溫度曲線、歷史記錄等，只需操作員口令。

2.5保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）連鎖保護(hù)。進(jìn)戶開關(guān)與快速開關(guān)、電源與業(yè)主中央控制系統(tǒng)等連鎖實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的連鎖保護(hù)。

（2）緊急停車保護(hù)。系統(tǒng)緊急停車按鈕連接于控制系統(tǒng)的主供電電路，系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生意外時(shí)，緊急按下急停按鈕，控制柜斷電，相應(yīng)受控制柜控制的接觸器、繼電器等器件斷電，從而使加熱系統(tǒng)斷電，實(shí)現(xiàn)緊急停車。

（3）防雷擊保護(hù)。電氣柜直接安裝浪涌保護(hù)器防雷擊，當(dāng)系統(tǒng)有雷電流（過電壓浪涌）產(chǎn)生時(shí)，電涌保護(hù)器與接地系統(tǒng)連接的電路接通，使雷電流通過接地系統(tǒng)泄放到大地。

（4）絕緣保護(hù)。功率調(diào)節(jié)柜中設(shè)置絕緣監(jiān)控器，該產(chǎn)品帶4-20mA模擬電流輸出和一組常開常閉轉(zhuǎn)換的繼電器輸出觸點(diǎn)，可就地顯示負(fù)載對(duì)地絕緣電阻值、遠(yuǎn)程自動(dòng)檢測(cè)與顯示負(fù)載對(duì)地絕緣電阻值，在低于設(shè)定最低絕緣電阻值要求時(shí)提供報(bào)警輸出到PLC。

3結(jié)語(yǔ)

本文介紹的電源與溫度控制系統(tǒng)技術(shù)方案，可直接配套用于大功率電加熱器，通過實(shí)際使用的驗(yàn)證，采用該方案的電源與溫度控制系統(tǒng)，在裝置上運(yùn)行狀態(tài)良好，達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

篇6

關(guān)鍵詞： 分布式電源； 并網(wǎng)逆變器； FIR數(shù)字濾波； 數(shù)字PID控制； 控制策略

中圖分類號(hào)： TN915.853?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）03?0142?03

分布式電源憑借其就地發(fā)電服務(wù)用戶、清潔環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，擁有越來(lái)越大的市場(chǎng)份額。微電子技術(shù)的發(fā)展為逆變技術(shù)的實(shí)用化創(chuàng)造了平臺(tái)，微處理器的誕生滿足了逆變技術(shù)的發(fā)展要求，使先進(jìn)的控制技術(shù)如矢量控制技術(shù)、多電平變換技術(shù)、重復(fù)控制、模糊邏輯控制等先進(jìn)的控制算法在逆變領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用[1]。進(jìn)入21世紀(jì)，逆變技術(shù)正向著頻率更高、功率更大、效率更高、體積更小的方向發(fā)展[2]。本設(shè)計(jì)方案采用DC?DC?AC結(jié)構(gòu)能有效提高效率，采用高頻直流升壓技術(shù)使逆變并網(wǎng)器體積更小，安全性能大大提高。針對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的試驗(yàn)問題提出了利用Simulink的參數(shù)估計(jì)功能，使理論模型根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值參數(shù)估計(jì)，從而達(dá)到理論模型充分接近實(shí)際實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

1 分布式電源并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 DC?DC變換器

DC?DC變換器是通過半導(dǎo)體閥器件的開關(guān)動(dòng)作將直流電壓先變?yōu)榻涣麟妷?，?jīng)整流后又變?yōu)闃O性和電壓值不同的直流電壓的電路，這里要闡述的是中間經(jīng)過變壓器耦合的直流間接變換電路。DC?DC變換器在將直流電壓變換為交流電壓時(shí)頻率是任意可選的，因此使用高頻變壓器能使變壓器和電感等磁性元件和平波用電容器小型輕量化。如今，隨著半導(dǎo)體閥器件的進(jìn)步，輸出功率為100 W以上的電源實(shí)際上采用的開關(guān)頻率都在20～500 kHz范圍內(nèi)，MHz級(jí)高頻變換器也在開發(fā)研究之中。而且，通過變換頻率的高頻化，可以使平波用電容的容量減小，從而能夠使用陶瓷電容等高可靠性的元件。而且，本文在舉例闡述動(dòng)作原理是采用雙極功率晶體管、IGBT、MOSFET等開通關(guān)斷可控的器件作為直流電壓變換為交流電壓的半導(dǎo)體閥器件，使用最多的還是MOSFET。

1.2 直流母線電壓PID控制器設(shè)計(jì)

作為直流母線400 V電壓必須具有一定的穩(wěn)定性，不應(yīng)該隨著負(fù)載的變化或電池電壓的改變而產(chǎn)生波動(dòng)。因此必然需要用到反饋的概念。反饋理論的要素包括三個(gè)部分：測(cè)量、比較和執(zhí)行。測(cè)量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個(gè)誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。由于PID控制器可以實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)，其優(yōu)異的動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)特性，以及方便靈活的參數(shù)整定方法，因此在逆變并網(wǎng)器中直流母線的電壓控制選擇PID控制算法。

在閉環(huán)控制系統(tǒng)里，將調(diào)節(jié)器置于純比例作用下，從小到大逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，得到等幅振蕩的過渡過程。此時(shí)的比例系數(shù)稱為臨界比例系數(shù)Ku，相鄰兩個(gè)波峰間的時(shí)間間隔，稱為臨界振蕩周期Tu。

臨界比例度法步驟：

（1）將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間置于最大（TI=∞），微分時(shí)間置零（TD=0），比例系數(shù)KP適當(dāng)，平衡操作一段時(shí)間，把系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行。

（2）將比例系數(shù)KP逐漸增大，得到等幅振蕩過程，記下臨界比例系數(shù)Ku和臨界振蕩周期Tu值。

（3）根據(jù)Ku和Tu值，采用經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出調(diào)節(jié)器各個(gè)參數(shù)，即KP，TI和TD的值。

1.3 逆變并網(wǎng)鎖相環(huán)設(shè)計(jì)

鎖相環(huán)分為模擬鎖相環(huán)和數(shù)字環(huán)鎖相。模擬鎖相環(huán)在電路可靠性、穩(wěn)定性和集成度方面有著不可克服的缺陷：數(shù)字鎖相環(huán)又分為由數(shù)字邏輯器件構(gòu)成的全數(shù)字邏輯鎖相環(huán)和基于DSP的軟件鎖相環(huán)。全數(shù)字邏輯鎖相環(huán)路由邏輯器件構(gòu)成。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓（SIGNAL）周期和相位的采樣，這里利用了一個(gè)遲滯比較器把信號(hào)源的模擬采樣信號(hào)（SIGNAL）整形為矩形波（TO_DSP），然后通過TMS320F28X的捕獲單元得到電網(wǎng)電壓的頻率和相位信息。在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意的是，由于軟件是通過電網(wǎng)電壓的上升沿來(lái)獲得周期和相位信息的，因此在硬件的設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)保證電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)和正弦波整形得到的矩形波的上升沿保持一致（即不能有延時(shí)），這就要求計(jì)算遲滯比較器的上限觸發(fā)電平[U+]為0 V。

遲滯比較器的上、下限觸發(fā)電平為：

1.4 改進(jìn)MPPT算法

傳統(tǒng)MPPT算法，即爬山法，是一種比較實(shí)用的MPPT控制算法，這種方式雖在一定程度上減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，但由于周期性尋優(yōu)，會(huì)對(duì)系統(tǒng)的輸出電壓造成周期性的波動(dòng)。

改進(jìn)MPPT算法基本思想是：

（1）利用過山車法，即先將光伏電池陣列兩端電壓U1鉗制在蓄電池電壓U2處，再逐漸增加U1，使光伏電池陣列的輸出功率點(diǎn)由小到大，經(jīng)過MPP后，繼續(xù)增大U2，使輸出功率比最大輸出功率小于一個(gè)閾值ΔP1。輸出功率由小變大，再變小，一定會(huì)經(jīng)過一個(gè)最大點(diǎn)。在輸出功率變化過程中，記錄下光伏電池陣列輸出最大功率時(shí)的輸出電壓Umax；

（2）根據(jù)光伏電池陣列輸出最大功率時(shí)記錄下的Umax，利用穩(wěn)壓程序（可利用PID控制）將U1鉗制在記錄下的Umax上，實(shí)現(xiàn)光伏電池陣列以最大功率穩(wěn)定地輸出能量；

（3）當(dāng)光照強(qiáng)度發(fā)生變化（由于在短時(shí)間內(nèi)，環(huán)境溫度的變化對(duì)系統(tǒng)輸出功率的變化影響不大，可以忽略），即輸出電壓Umax時(shí)的輸出功率P1與之前的Pmax之間差值超過一定閾值ΔP時(shí)，若P1>Pmax，說明光照強(qiáng)度增加了，MPP處的輸出電壓也相應(yīng)增大了，所以此時(shí)應(yīng)啟動(dòng)按增加光伏電池陣列輸出電壓的方向用過山車法尋找MPP程序；如果P1

2 分布式電源并網(wǎng)逆變器仿真

2.1 DC?DC直流升壓PID控制仿真

作為直流母線400 V電壓必須具有一定的穩(wěn)定性，不應(yīng)該隨著負(fù)載的變化或電池電壓的改變而產(chǎn)生波動(dòng)。因此必然需要用到反饋的概念。反饋理論的要素包括三個(gè)部分：測(cè)量、比較和執(zhí)行。測(cè)量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個(gè)誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。

針對(duì)DC?DC直流母線硬件結(jié)構(gòu)以及控制方式對(duì)被控模型進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，由于PWM裝置的數(shù)學(xué)模型與晶閘管裝置一樣，在控制系統(tǒng)中的作用也一樣。因此，當(dāng)開關(guān)頻率為10 kHz時(shí)，T=0.1 ms，在一般電力自動(dòng)控制系統(tǒng)中，時(shí)間常數(shù)這么小的滯后環(huán)節(jié)可以近似一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，故其傳遞函數(shù)為：

由于采用的是數(shù)字系統(tǒng)故其傳感器傳函等效為單位延時(shí)單元，即[z-1]，構(gòu)成直流母線電壓的PID控制。下一步是整定PID，如前所述常用PID整定方法有臨界比例法、階躍響應(yīng)法。本設(shè)計(jì)通過利用Simulink提供的信號(hào)約束模塊，通過它的參數(shù)整定功能最終整定出符合設(shè)計(jì)者要求的PID參數(shù)。

如圖1（a）為進(jìn)一步進(jìn)行PID參數(shù)整定后的PID輸出電壓響應(yīng)曲線，可以看出即使在外界認(rèn)為施加干擾的情況下PID調(diào)節(jié)器輸出電壓還保持在許可范圍內(nèi)。圖1（b）所示為進(jìn)一步進(jìn)行PID參數(shù)整定后直流母線電壓響應(yīng)曲線。可以看到即便在外界認(rèn)為施加干擾的情況下直流母線電壓仍可自動(dòng)穩(wěn)定在400 V的要求電壓。這能為后續(xù)的SPWM逆變并網(wǎng)提供穩(wěn)定的直流母線電壓；而由于硬件電路限制，由于PID控制一推挽電路，而該推挽電路僅可提供0～12 V的調(diào)節(jié)，考慮這一點(diǎn)所設(shè)計(jì)出來(lái)的PID調(diào)節(jié)器輸出在0～12 V范圍之內(nèi)。

2.2 逆變并網(wǎng)器并網(wǎng)仿真

逆變并網(wǎng)是將逆變器所產(chǎn)生的正弦電壓，在同頻同相同幅的情況下進(jìn)行并網(wǎng)。并通過鎖相環(huán)調(diào)節(jié)并網(wǎng)電壓以及電流，使它們達(dá)到同相，改善電能質(zhì)量，從而提高傳統(tǒng)電網(wǎng)穩(wěn)定性。針對(duì)這一點(diǎn)，本設(shè)計(jì)建立元件級(jí)Simulink仿真。能有效減少失誤率，提高并網(wǎng)可靠性，因此建立該仿真模型是很有必要的[5?7]。模型中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的PID調(diào)節(jié)器，并對(duì)MPPT算法進(jìn)行編寫相應(yīng)S函數(shù)。

太陽(yáng)能電池的伏安特性如圖2（a）所示，它表明在某一確定的日照強(qiáng)度和溫度下，太陽(yáng)能電池的輸出電壓和輸出電流之間的關(guān)系，簡(jiǎn)稱V?I特性。從V?I特性可以看出，太陽(yáng)能電池的輸出電流在大部分工作電壓范圍內(nèi)近似恒定，在接近開路電壓時(shí)，電流下降率很大。

由圖2（a）可知，該伏安特性曲線具有強(qiáng)烈的非線性。太陽(yáng)能電池的額定功率是在以下條件下定義的：當(dāng)日射S=1 000 W/，太陽(yáng)能電池溫度T=25 ℃時(shí)，太陽(yáng)能電池輸出的最大功率便定義為他的額定功率。太陽(yáng)能電池額定功率的單位是“峰瓦”，記以“Wp”。相應(yīng)日射強(qiáng)度下太陽(yáng)能電池輸出最大功率的位置，稱為“最大功率點(diǎn)”。根據(jù)Matlab提供的太陽(yáng)能電池板模型的輸出特性曲線可知當(dāng)前條件下，最大功率點(diǎn)為241.8 V時(shí)輸出2 083 W。經(jīng)過MPPT算法后，太陽(yáng)能輸出電壓自動(dòng)跟蹤輸出時(shí)最大功率點(diǎn)時(shí)的對(duì)應(yīng)電壓，而其亦以最大功率穩(wěn)定輸出。即輸出為238.7 V時(shí)，功率為2 084 W。對(duì)比之前實(shí)際太陽(yáng)能電池板最大功率點(diǎn)數(shù)據(jù)，最大功率點(diǎn)為241.8 V時(shí)輸出2 083 W?？梢钥闯鲈撍惴ɑ灸芨櫶?yáng)能電池板的最大功率點(diǎn)。

3 結(jié) 論

本文針對(duì)分布式電源并網(wǎng)過程中的直流升壓、同步鎖相、逆變并網(wǎng)動(dòng)態(tài)過程，研究了基于電網(wǎng)特點(diǎn)的FIR數(shù)字濾波、交流采樣和穩(wěn)定直流母線電壓的數(shù)字PID控制器等技術(shù)，提出了相應(yīng)的控制策略并進(jìn)行Simulink動(dòng)態(tài)仿真，研究工作對(duì)分布式電源并網(wǎng)逆變系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論上具有一定指導(dǎo)作用。

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隨著電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，電力系統(tǒng)的諧波污染問題也日益嚴(yán)重。有源電力濾波器是最近二十年興起的電力系統(tǒng)諧波和無(wú)功的消除手段。目前，實(shí)際應(yīng)用中的有源電力濾波器系統(tǒng)都是由國(guó)外公司研制的。國(guó)家計(jì)委為了實(shí)現(xiàn)交互流濾波裝置的自主設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，組織清華大學(xué)和錦州電容器廠合作，研制三峽高壓直流輸電的濾波裝置?，F(xiàn)階段研制的是直流側(cè)有源電力濾波器的樣機(jī)，意在為高壓直流輸電（High Voltage Direct Current，HVDC）的直流側(cè)有電力濾波器系統(tǒng)積累工程經(jīng)驗(yàn)和理論指導(dǎo)。直流側(cè)有源電力濾波器的關(guān)鍵技術(shù)在于系統(tǒng)的拓?fù)溥x擇和諧波參考信號(hào)的精度分離以及控制。

圖1 有源電力濾波器樣機(jī)總體結(jié)構(gòu)

    在直流側(cè)有源電力濾波器的控制中，選用TI公司的DSP（TMS320C32）作為直流側(cè)有源電力濾波器的控制器的核心，和以前的模擬控制及濾波的方式相比，算法靈活，結(jié)構(gòu)易調(diào)整。

1 有源電力濾波器原理

通常采用無(wú)源濾波器（Passive Filter，PF）對(duì)諧波進(jìn)行抑制，但無(wú)源濾波器存在一些難以克服的缺點(diǎn)：容易與電力系統(tǒng)發(fā)生諧振；補(bǔ)償效果依賴于系統(tǒng)阻抗特性；受溫度漂移、電網(wǎng)上諧波污染、濾波電容老化及非線性負(fù)荷變化的影響嚴(yán)重。

有源電力濾波器克服了傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器的缺點(diǎn)。由于大功率器件IGBT（Insolated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）的發(fā)展，有源電力濾波器和傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器構(gòu)成的混合型濾波器已成為電力系統(tǒng)諧波補(bǔ)償?shù)闹饕侄巍?/p>

    有源電力濾波器和弱電領(lǐng)域的有源濾波器存在區(qū)別和聯(lián)系。有源電力濾波器的作用是消除電力系統(tǒng)諧波，這和弱電領(lǐng)域用DSP或者運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的濾波器的濾波功用類似，都是抑制一定頻率范圍的信號(hào)；但是它們消除諧波的途徑完全不同，弱電應(yīng)用中的有源濾波器一般通過對(duì)需要的頻率分量形成通路，對(duì)其它頻率分量產(chǎn)生很大的阻礙，起到選出需要的頻率分量的作用。而有源電力濾波器是通過產(chǎn)生與電網(wǎng)中諧波成份大小相等、方向相反的諧波電流，注入電網(wǎng)，從而將電網(wǎng)中的諧波抵消掉。簡(jiǎn)而言之，有源電力濾波器以補(bǔ)償?shù)氖侄?，達(dá)到了濾波的效果。這種結(jié)構(gòu)與算法上的差異是由強(qiáng)電系統(tǒng)自身特別決定的。

有源電力濾波器工作原理是：用電流互感器采集直流線路上的電流，經(jīng)A/D采樣，將所得的電流信號(hào)進(jìn)行諧波分離算法的處理，得到諧波參考信號(hào)，作為PWM的調(diào)制信號(hào)，與三角波相比，從而得到開關(guān)信號(hào)，用此開關(guān)信號(hào)去控制IGBT單相橋，根據(jù)PWM技術(shù)的原理，將上下橋臂的開關(guān)信號(hào)反接，就可得到與線上諧波信號(hào)大小相等、方向相反的皮電流，將線上的諧波電流抵消掉。這是前饋控制部分。再將有源濾波器接入點(diǎn)后的線上電流的諧波分量反饋回來(lái)，作為調(diào)節(jié)器的輸入，調(diào)整前饋控制的誤差。

需要注意的是，我們前面所說的控制器，實(shí)質(zhì)上具有分離諧波參考信號(hào)和對(duì)有源電力濾波器進(jìn)行控制兩方面的功能。

機(jī)樣系統(tǒng)直流線上電壓約為800V，容量約為5kW，用LEM公司生產(chǎn)的多極電流傳感器LTS 6-NP采集直流線路上的電流。直流側(cè)有源電力濾波器樣機(jī)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 基于DSP的有源電力濾波器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

TMS320C32是浮點(diǎn)DSP TMS320C3x的系列產(chǎn)品，工作頻率為40MHz；哈佛總線，并且擁有獨(dú)特的指令結(jié)構(gòu)、硬件乘加運(yùn)算；外部存儲(chǔ)空間有256K×32Bit的FLASH、2K×8Bit的NVRAM和256K×32Bit的SRAM。

    選用TMS320C32的原因主要是定點(diǎn)DSP小數(shù)點(diǎn)定標(biāo)變化困難，數(shù)據(jù)容易溢出，需要做繁瑣的前期數(shù)值仿真來(lái)估計(jì)數(shù)據(jù)溢出的范圍，而TMS320C32是浮點(diǎn)DSP，有效數(shù)據(jù)空間大，數(shù)值算法實(shí)現(xiàn)就簡(jiǎn)單多了。

基于DSP的控制板的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 程序流程

主程序流程如圖3所示。

    為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，在樣機(jī)主控制程序中加入了自檢功能。主控制程序流程如圖4所示。

控制系統(tǒng)工作流程如下：系統(tǒng)上電復(fù)位后，TMS320C32首先進(jìn)行初始化，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間到，進(jìn)入A/D中斷，程序自檢，如果程序跑出了設(shè)定的范圍，則返回入口處重新執(zhí)行；否則，讀取A/D采樣的數(shù)據(jù)，將A/D采樣得到的整形量轉(zhuǎn)變?yōu)楦↑c(diǎn)標(biāo)么值，通過諧波分離算法，將信號(hào)中的交流分量提取出來(lái)，交流分量乘以調(diào)節(jié)系數(shù)得到調(diào)制信號(hào)，將此調(diào)制信號(hào)送給PWM電路進(jìn)行調(diào)制，得到有電源電力濾波器主電路的開關(guān)管IGBT的控制信號(hào)，此控制信號(hào)經(jīng)過IGBT驅(qū)動(dòng)電路放大后，控制IGBT的通斷，產(chǎn)生需要補(bǔ)償?shù)闹C波電流。

4 仿真結(jié)果

對(duì)上述控制算法在樣機(jī)系統(tǒng)模型上進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。補(bǔ)償前直流線路上的電流波形形如圖5所示。補(bǔ)償后線上的電流如圖6所示。

從圖5、圖6的對(duì)比可以看出，有源電力濾波器的濾波效果是非常明顯的。由于有源電力濾波器處理的信號(hào)特點(diǎn)和一些技術(shù)上難以克服的困難，日本等研究有源電力濾波器比較早的國(guó)家提出有源電力濾波器的性能指標(biāo)，要求有源電力濾波器補(bǔ)償?shù)闹C波份量占總諧波的75%及以上。從仿真結(jié)果來(lái)看，該有源濾波器的補(bǔ)償效果高達(dá)93.9%。

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關(guān)鍵詞：航空電子元器件 質(zhì)量控制 措施

中圖分類號(hào)：V260 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（c）-0123-01

伴隨航空工業(yè)技術(shù)日新月異的發(fā)展，對(duì)單一航空型號(hào)電子元器件的使用越來(lái)越廣泛，使用數(shù)量越來(lái)越多，所以對(duì)于電子元器件的質(zhì)量來(lái)說，對(duì)航空事業(yè)的發(fā)展起到一定的作用。航空電子元器件在使用的過程中不斷進(jìn)行改造與更新，在設(shè)計(jì)、選材、工藝及生產(chǎn)制造方面都展現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)，使電子元器件的質(zhì)量有所提高。但為了更好的適應(yīng)航空航天的型號(hào)，電子元器件的質(zhì)量與安全可靠性還應(yīng)進(jìn)行科學(xué)合理的改造與提高。因此，在航空電子元器件的選擇、采購(gòu)及檢測(cè)的過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其質(zhì)量的控制，使其能夠在航空工業(yè)中得到充分的運(yùn)用。

1 電子元器件質(zhì)量保證的意義

電子元器件是所有電子設(shè)備的重要組成部分，它的質(zhì)量對(duì)電子設(shè)備的正常運(yùn)行具有重要作用。近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)防科技的發(fā)展，逐漸將電子元器件應(yīng)用于航空工業(yè)中，使其走向智能化、電子化。電子元器件的大量使用，使其品種逐漸增多，適用于各個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)階段，電子元器件的質(zhì)量問題是其生產(chǎn)制造工作的重中之重，其作用在當(dāng)下社會(huì)也日益突顯。電子元器件作為航空產(chǎn)品中重要的組成部分，其性能與質(zhì)量需要有一定的技術(shù)基礎(chǔ)。電子元器件的質(zhì)量分為固有質(zhì)量和使用質(zhì)量?jī)煞N。固有質(zhì)量是由生產(chǎn)部門決定的，包括其設(shè)計(jì)、選材及工藝等。使用質(zhì)量則是由電子元器件的使用者對(duì)其進(jìn)行選擇、采購(gòu)及檢測(cè)等，最終對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行控制。電子元器件的質(zhì)量保證是為保證電子元器件的質(zhì)量而進(jìn)行的相關(guān)活動(dòng)，對(duì)其生產(chǎn)部門與使用者進(jìn)行質(zhì)量的控制工作。航空電子元器件的質(zhì)量是保證航空型號(hào)電子元器件使用過程中是否可靠的重要條件，也是確保航空產(chǎn)品及工作順利進(jìn)行的重要基礎(chǔ)。

2 航空電子元器件特點(diǎn)

近年來(lái)，我國(guó)高新技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)代武器設(shè)備都逐漸應(yīng)用電子化與自動(dòng)化的技術(shù)，使其更加智能。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在設(shè)備系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的前提下，對(duì)其零件與元件的質(zhì)量可靠性越高。而航空工業(yè)中對(duì)電子元器件的使用日漸增多，所以，為保證其系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠，就應(yīng)保證電子元器件的質(zhì)量達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。

航空電子元器件的特點(diǎn)有四個(gè)：可靠性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)，體積輕便且功耗低，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。

2.1 可靠性強(qiáng)

為適應(yīng)航空型號(hào)，電子元器件在壽命、質(zhì)量及可靠性方面應(yīng)積極展現(xiàn)其自身的優(yōu)勢(shì)。航空電子元器件的可靠性表現(xiàn)在多方面，首先，對(duì)于電子元器件的性能來(lái)說，應(yīng)以滿足航空專業(yè)的穩(wěn)定可靠為主，在一定的時(shí)間內(nèi)應(yīng)保證不影響航空產(chǎn)品的性能。除此之外，電子元器件對(duì)于不同的環(huán)境條件應(yīng)具有一定的適應(yīng)能力，不會(huì)因?yàn)橹車h(huán)境的影響使其自身的功能削弱，而影響航空產(chǎn)品的整體使用效果。航空電子元器件在生產(chǎn)制造的過程中應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的生產(chǎn)規(guī)范進(jìn)行生產(chǎn)，并制定相關(guān)的制度與規(guī)范，進(jìn)而確保不同等級(jí)的電子元器件能夠具有一定的可靠性，在實(shí)際的應(yīng)用中發(fā)揮自身的作用。

2.2 壽命長(zhǎng)

電子元器件的壽命與其較強(qiáng)的可靠性具有一定的密切聯(lián)系，只有電子元器件的使用壽命延長(zhǎng)，才能保證其較高的可靠性。針對(duì)工作周期不長(zhǎng)的航空產(chǎn)品來(lái)說，可以采用壽命較短的電子元器件，但由于航空產(chǎn)品具有相當(dāng)?shù)闹匾?，所以在電子元器件的選擇上仍以壽命長(zhǎng)的元器件為主。

2.3 體積輕便且功耗低

航空產(chǎn)品中元器件的功耗、體積的有效降低對(duì)航空產(chǎn)品的整體功耗及體積來(lái)說具有一定的減輕作用。降低電子元器件的重量與體積不僅要對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改造，同時(shí)也應(yīng)對(duì)裝聯(lián)工藝進(jìn)行相應(yīng)的改造。在航空電子元器件功能不改變的前提下，對(duì)其質(zhì)量與體積進(jìn)行相應(yīng)的改造，并減少其功耗，進(jìn)而促進(jìn)航空電子元器件質(zhì)量的提高。

2.4 環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)

航空產(chǎn)品主要用于環(huán)境較為惡劣的條件下，所以其電子元器件也應(yīng)具有一定的環(huán)境適應(yīng)能力，在各種環(huán)境下都不會(huì)影響其自身功能的發(fā)揮，有效的促進(jìn)航空產(chǎn)品的高效使用。

3 航空電子元器件質(zhì)量保證體系

3.1 技術(shù)隊(duì)伍的建設(shè)

針對(duì)航空電子元器件的質(zhì)量與可靠性的研究設(shè)立了相關(guān)的崗位，并根據(jù)相關(guān)的研究情況對(duì)其進(jìn)行有效的改造。針對(duì)設(shè)立的不同崗位，其工作內(nèi)容與職務(wù)各不相同，但都為航空事業(yè)及電子元器件的改造工作共同努力。航空技術(shù)隊(duì)伍的建設(shè)，一定程度上對(duì)航空電子元器件的質(zhì)量控制工作做出了相應(yīng)的貢獻(xiàn)。

3.2 航空電子元器件質(zhì)量保證對(duì)策

3.2.1 電子元器件生產(chǎn)單位實(shí)行質(zhì)量認(rèn)證

加強(qiáng)對(duì)電子元器件生產(chǎn)單位的質(zhì)量認(rèn)證工作，在航空產(chǎn)品的電子元器件的選擇方面，應(yīng)盡量選擇質(zhì)量好且生產(chǎn)情況穩(wěn)定的元器件供應(yīng)商。這對(duì)于航空產(chǎn)品的穩(wěn)定性與可靠性具有積極的意義。

3.2.2 建立健全航空電子元器件標(biāo)準(zhǔn)體系

航空電子元器件標(biāo)準(zhǔn)體系的建立是對(duì)其設(shè)計(jì)的規(guī)范，同時(shí)對(duì)于強(qiáng)化元器件的質(zhì)量控制具有重要意義。現(xiàn)階段，我國(guó)僅參考國(guó)外先進(jìn)的電子元器件標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)。但由于我國(guó)的工業(yè)基礎(chǔ)較落后，所以對(duì)于既有的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法進(jìn)行實(shí)際有效的運(yùn)行。因此，我國(guó)應(yīng)以自身的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，建立符合我國(guó)國(guó)情的航空電子元器件標(biāo)準(zhǔn)體系。

3.2.3 重視電子元器件目錄的編制工作

對(duì)于電子元器件目錄的編制工作應(yīng)予以一定的重視，因?yàn)椴煌吞?hào)元器件的有效記錄對(duì)于元器件型號(hào)的選用時(shí)具有一定的輔助作用，能夠有效的對(duì)其進(jìn)行采購(gòu)管理，同時(shí)也能夠保證元器件型號(hào)的穩(wěn)定性。

3.2.4 建立電子元器件信息管理平臺(tái)

為加強(qiáng)航空電子元器件的質(zhì)量控制工作，對(duì)電子元器件的信息管理工作十分重要。通過對(duì)相關(guān)信息的有效管理，實(shí)現(xiàn)元器件使用部門與生產(chǎn)部門的有效溝通與連接。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨我國(guó)航空事業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)航空產(chǎn)品起到至關(guān)重要作用的航空電子元器件越來(lái)越得到眾多的關(guān)注。文章通過對(duì)航空電子元器件質(zhì)量控制工作的意義及其特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析，探究出航空電子元器件質(zhì)量控制工作的具體策略與建議。通過對(duì)電子元器件自身特點(diǎn)的分析，找出有效提高其質(zhì)量控制的方法。航空工業(yè)的發(fā)展一定程度上帶動(dòng)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)也提高了我國(guó)航空事業(yè)在國(guó)際中的地位。所以，對(duì)于航空電子元器件質(zhì)量的控制工作應(yīng)予以一定的重視，對(duì)于航空事業(yè)的發(fā)展具有一定的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡筱紅，史左敏，周航，等.淺析航空電子元器件的質(zhì)量控制[J].消費(fèi)電子，2014（6）.

篇9

【關(guān)鍵詞】電子節(jié)氣門;控制原理;故障診斷

一、引言

轎車電子節(jié)氣門技術(shù)是伴隨轎車控制系統(tǒng)電子化而誕生的。它利用傳感器和電控單元，實(shí)時(shí)精確控制節(jié)氣門開度。電子節(jié)氣門技術(shù)可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制和空燃比控制，有助于提高轎車行駛的平穩(wěn)性、經(jīng)濟(jì)性以及降低排放污染。目前，電子節(jié)氣門技術(shù)被廣泛地運(yùn)用于轎車的驅(qū)動(dòng)防滑控制、巡航控制、車輛穩(wěn)定性控制及自動(dòng)變速控制等轎車動(dòng)力控制系統(tǒng)中。近年來(lái)，汽車新技術(shù)的大量應(yīng)用，電子節(jié)氣門己逐漸成為轎車的標(biāo)準(zhǔn)配置。本文將介紹日本、歐洲、國(guó)產(chǎn)車型電子節(jié)氣門工作原理和常見故障的診斷。

二、基本知識(shí)

節(jié)氣門的作用是控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，感應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況。駕駛員通過操作加速踏板來(lái)操縱節(jié)氣門開度。加速踏板和節(jié)氣門的連接方式有2種：剛性連接和柔性連接。傳統(tǒng)采用剛性連接，通過拉桿或拉索傳動(dòng)機(jī)械連接加速踏板和節(jié)氣門;柔性連接通過駕駛員腳踩加速踏板的行程來(lái)控制節(jié)氣門開度，改變節(jié)氣門進(jìn)氣通道的截面積，調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣量，達(dá)到改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的目的。

電子節(jié)氣門常見故障：1.發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn);2.加速發(fā)悶無(wú)力的現(xiàn)象;3.電子節(jié)氣門指示燈點(diǎn)亮;4.起動(dòng)后第一次踩油門沒有反映。

針對(duì)上述故障需要利用不同的診斷方法，判斷故障部位，從而快速高效排除故障。檢測(cè)應(yīng)按照先基本檢查、后電器元件檢測(cè)的步驟進(jìn)行。

基本檢查：①檢查節(jié)氣門的動(dòng)作是否平滑、有無(wú)卡滯現(xiàn)象。②檢查節(jié)氣門步進(jìn)電機(jī)能否運(yùn)轉(zhuǎn)。打開點(diǎn)火開關(guān)，踩踏加速踏板，細(xì)聽是否有電動(dòng)機(jī)動(dòng)作的響聲。③檢查發(fā)動(dòng)機(jī)怠速。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，在發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)至正常工作溫度、空調(diào)開關(guān)在關(guān)閉狀態(tài)、變速器處于空擋位置時(shí)，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)怠速是否符合標(biāo)準(zhǔn)怠速值。④檢查加速踏板位置傳感器。轉(zhuǎn)動(dòng)加速踏板節(jié)位置傳感器拉桿至全開位置，讀取數(shù)據(jù)流，檢查節(jié)氣門開度值是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

電器元件的檢測(cè)：完成上述基本檢查后，進(jìn)行試車，檢查節(jié)氣門的開、閉狀況與發(fā)動(dòng)機(jī)工況是否協(xié)調(diào)。若有故障提示，應(yīng)讀取故障碼，根據(jù)故障碼檢測(cè)以下電器元件。①檢測(cè)節(jié)氣門控制電機(jī)及電磁離合器。拆下節(jié)氣門控制電機(jī)接頭，用歐姆表分別測(cè)量節(jié)氣門電機(jī)的電阻及電磁離合器的電阻，二者電阻值應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。否則，應(yīng)更換節(jié)氣門電機(jī)及電磁離合器。②檢測(cè)節(jié)氣門位置傳感器。用歐姆表測(cè)量該傳感器端子間電阻，其值應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)電阻值。若阻值不符合要求，則應(yīng)更換節(jié)氣門位置傳感器。③檢測(cè)加速踏板位置傳感器。拆下加速踏板位置傳感器接頭，用萬(wàn)用表檢測(cè)傳感器輸出電壓，若數(shù)值不符合要求，則檢查電路或更換加速踏板位置傳感器。

三、電子節(jié)氣門的分類

1.線性電磁式節(jié)氣門：電磁式節(jié)氣門用比例電磁作為控制器。它用電磁力作為驅(qū)動(dòng)力，其控制信號(hào)為電流信號(hào)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、控制方便、響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)精度好。

2.步進(jìn)電機(jī)式：節(jié)氣門通過步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門軸實(shí)現(xiàn)油門的開度控制。驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)通常采用橋式電路結(jié)構(gòu)，控制單元通過發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)、頻率和方向控制電平對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。

3.直流伺服電機(jī)式：節(jié)氣門直流伺服電機(jī)采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，控制單元通過調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比來(lái)控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)角的大小。此外，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比成正比。其特點(diǎn)是頻率響應(yīng)快，效率高，功率密度大，可靠性好。因此，直流伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于電子節(jié)氣門的控制。

四、案例分析與診斷方法范例

（一）豐田車系的診斷

日本豐田轎車的產(chǎn)量位居前列，在我國(guó)的保有量也最大，下面以豐田威馳1NZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)的電子節(jié)氣門為例，介紹其工作原理和診斷方法。

1.豐田威馳電子節(jié)氣門的工作原理

1）電子節(jié)氣門系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)有以下幾個(gè)部分組成：a.節(jié)氣門位置傳感器;b.節(jié)氣門執(zhí)行器;c.節(jié)氣門體;d.加速踏板位置傳感器、加速踏板;e.發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）。

2）控制原理

駕駛員踩下加速踏板，加速踏板的2個(gè)同步的位置傳感器產(chǎn)生的信號(hào)電壓：從0.8V逐漸增大至3.2V，另一個(gè)從1.6V逐漸增大至4.0V。電壓信號(hào)輸入給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，然后根據(jù)當(dāng)前的工作模式、踏板移動(dòng)量和變化率解析駕駛員意圖，計(jì)算出對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的基本需求，得到相應(yīng)的節(jié)氣門轉(zhuǎn)角的基本期望值。然后再經(jīng)過CAN總線和整車控制單元進(jìn)行通訊，獲取其他工況信息以及各種傳感器信號(hào)如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、檔位、節(jié)氣門位置、空調(diào)能耗等等，由此計(jì)算出整車所需求的全部扭矩，通過對(duì)節(jié)氣門轉(zhuǎn)角期望值進(jìn)行補(bǔ)償，并把相應(yīng)的電壓信號(hào)發(fā)送到驅(qū)動(dòng)電路模塊，驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)使節(jié)氣門達(dá)到最佳的開度位置。

2.故障診斷

1）故障碼診斷

P2122――加速踏板位置傳感器1信號(hào)過低;P0102――空氣流量計(jì)故障;P0120――節(jié)氣門位置傳感器故障。

2）電子節(jié)氣門位置傳感器故障

節(jié)氣門位置傳感器的主要作用是輸出怠速、部分負(fù)荷、大負(fù)荷及加速負(fù)荷信號(hào)，其參考信號(hào)電壓5.0V左右。當(dāng)踩踏油門時(shí)，信號(hào)線1的信號(hào)電壓0.90V逐漸增大至4.5V，信號(hào)線2的電壓由2.5V逐漸增大至5.0V。電腦根據(jù)節(jié)氣門傳感器信號(hào)完成怠速調(diào)節(jié)、噴油脈寬和加速異步噴油控制。當(dāng)節(jié)氣門信號(hào)不良或出現(xiàn)短路、斷油故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)一般表現(xiàn)為怠速不穩(wěn)、加速不良或“回火”、尾氣排放異常等。檢測(cè)方法主要是測(cè)量信號(hào)線電壓或用檢測(cè)儀讀取節(jié)氣門相應(yīng)數(shù)據(jù)流。

3.維修案例

故障描述：一輛豐田轎車，據(jù)車主描述，發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈點(diǎn)亮，且起動(dòng)后第一次踩油門沒有反映，在行駛中伴有加速不良的現(xiàn)象。

故障檢修：讀取故障碼分別為P2122――加速踏板位置傳感器1信號(hào)過低;P0102――空氣流量計(jì)故障;P0120――節(jié)氣門位置傳感器故障。清除故障碼后，只要一踩油門，上述故障碼便會(huì)重現(xiàn)。觀察數(shù)據(jù)流發(fā)現(xiàn)，加速踏板位置傳感器1的信號(hào)電壓為1.58V（正常值為0.74V），傳感器2的信號(hào)電壓為0.85V，因?yàn)閺淖x取的故障碼及威馳電子節(jié)氣門系統(tǒng)電路圖可以分析：在故障碼中同時(shí)出現(xiàn)了加速踏板位置傳感器1故障和空氣流量計(jì)故障;而從電路圖中看出，加速踏板位置傳感器1（6號(hào)接線）和空氣流量計(jì)（3號(hào)接線）的5V參考電壓均是由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的33號(hào)線提供的，故障原因很有可能是控制單元的33號(hào)線存在著短路或偶爾斷路情況。所以從檢查發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元33號(hào)線與加速踏板位置傳感器1與空氣流量計(jì)之間的線路。最終發(fā)現(xiàn)此線在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元附近受到擠壓，導(dǎo)致短路，經(jīng)維修后故障排除。

（二）國(guó)產(chǎn)車型的診斷

在國(guó)內(nèi)，國(guó)產(chǎn)轎車品牌的產(chǎn)量在與日俱增，其主要發(fā)展方向是以家庭轎車為首。下面以奇瑞A3為例，介紹其常見故障診斷方法。

1.奇瑞A3電子節(jié)氣門結(jié)構(gòu)和工作原理

圖1 奇瑞A3油門踏板位置傳感器APP工作原理圖

（1）油門踏板結(jié)構(gòu)

油門踏板位置傳感器APP位于駕駛員儀表板下，油門踏板上方，如圖1所示。其內(nèi)部有2個(gè)同步電位計(jì)傳感器，當(dāng)踩踏油門后，電壓變化為：從0.37V增加到2.35V，另一個(gè)從0.75增加到4.6V，向ECU提供駕駛者的駕駛需要信號(hào)。傳感器內(nèi)部采用獨(dú)立的電源和搭鐵線，分別向ECU提供油門信號(hào)，ECU再提供信號(hào)給電機(jī)模塊控制電子節(jié)氣門的開度。

（2）控制原理

電子節(jié)氣門內(nèi)部采用阻尼結(jié)構(gòu)，傳感器的信號(hào)指針同踏板同軸，當(dāng)踩動(dòng)油門踏板時(shí)，電位計(jì)指針便和踏板同軸旋轉(zhuǎn)，信號(hào)端子便輸出不同的電壓信號(hào)。因此，兩個(gè)傳感器的輸出的電壓不同，但兩個(gè)傳感器所輸出信號(hào)電壓存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖2所示，當(dāng)其中一個(gè)傳感器輸出的電信號(hào)為4.30V時(shí)，另一個(gè)則為0.74V，兩者的和大約等于電源信號(hào)電壓5V。ECU接收電信號(hào)的變化來(lái)判斷踏板的動(dòng)作幅度，從而控制電子節(jié)氣門的開度。

圖2 奇瑞A3電子節(jié)氣門工作原理圖

2.常見故障診斷

（1）故障碼診斷

P2123――電子油門踏板位置傳感器1信號(hào)電路電壓過高;P2127――電子油門踏板位置傳感器2信號(hào)電路電壓過低;P2128――電子油門踏板位置傳感器2信號(hào)電路電壓過高;P2138――電子油門踏板位置傳感器信號(hào)不合理。

（2）節(jié)氣門體信號(hào)電壓檢測(cè)

接通點(diǎn)火開關(guān)但不要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，萬(wàn)用表打至直流電壓檔，黑表筆接搭鐵，紅表筆接位置傳感器信號(hào)線針腳，依次測(cè)量傳感器的兩條信號(hào)線。在怠速位置，測(cè)量信號(hào)線1電壓為4.23V，信號(hào)線2為0.72V。踩踏油門至全開后，信號(hào)線1電壓變?yōu)?.72V，信號(hào)線2電壓變?yōu)?.23V。而此時(shí)若兩個(gè)信號(hào)電壓變化不正常，則應(yīng)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元至節(jié)氣門位置傳感器之間的導(dǎo)線是否短路。

（三）大眾車型的診斷

我國(guó)與德國(guó)合資生產(chǎn)轎車的最早公司為上海大眾，其中波羅轎車是家庭轎車中保有量較多的。下面以波羅為例，介紹其工作原理、常見故障診斷方法。

1.大眾波羅電子節(jié)氣門的工作原理

（1）電子節(jié)氣門組成部分

a.油門踏板位置傳感器：（2個(gè)：G79和G185）;b.節(jié)氣門位置傳感器：（2個(gè)：G187和G188）;c.J519（網(wǎng)絡(luò)控制單元）;d.EPC（電子節(jié)氣門）故障燈K132;e.剎車信號(hào)開關(guān)“F”;f.離合器開關(guān)F36。

（2）控制原理

油門踏板位置傳感器類型：可變電阻式。結(jié)構(gòu)：同軸同組可變電阻，并且每個(gè)可變電阻型傳感器單獨(dú)用參照5V電壓。電子節(jié)氣門位置傳感器共用一根軸，ECU根據(jù)駕駛員意愿來(lái)控制節(jié)氣門電機(jī)，準(zhǔn)確率誤差在土1%。當(dāng)向下踩踏油門時(shí)，兩個(gè)同步電位計(jì)G79和G185的電壓變化為：G79從0.42V增大至2.06V，G185從0.84V增大至4.20V，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU會(huì)根據(jù)油門踏板電壓的變化調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度，節(jié)氣門位置傳感器變化如下：G187電壓信號(hào)從0.79V逐漸變?yōu)?.33V，G188電壓信號(hào)由4.23V降到0.66V。如果某一傳感器損壞，可以用另一個(gè)代替，加速性能比較緩慢。

2.故障診斷

EPC故障燈點(diǎn)亮：節(jié)氣門位置傳感器G187、G188向系統(tǒng)反饋節(jié)氣門位置信號(hào)。裝用兩個(gè)傳感器是為了精確和備用，當(dāng)一個(gè)傳感器壞，系統(tǒng)使用另一個(gè)傳感器信號(hào)，EPC燈點(diǎn)亮，發(fā)動(dòng)機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)有故障碼。當(dāng)2個(gè)信號(hào)中斷，發(fā)動(dòng)機(jī)在1500rpm左右運(yùn)行，踩油門踏板無(wú)反應(yīng)，EPC燈亮，有故障存儲(chǔ);此時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入緊急運(yùn)行模式，由彈簧將節(jié)氣門打開一定角度，系統(tǒng)運(yùn)行于高怠速，以便于駕駛員將車輛開到附近的維修廠進(jìn)行維修。

3.維修案例

故障現(xiàn)象：我維修一輛上海大眾polo轎車，據(jù)車主反映：車輛在冷車啟動(dòng)時(shí)，怠速抖動(dòng)、油耗比平時(shí)增加，且EPC燈點(diǎn)亮。

故障診斷：首先用金德KT600讀取故障碼為P17550，含義為低于負(fù)荷記錄值界限，讀取數(shù)據(jù)流，顯示：節(jié)氣門開度為6度（正常為2到5度，5度為極限）。初步判斷是由于節(jié)氣門積炭，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元不斷增大節(jié)氣門的開度。拆檢節(jié)氣門，背面果然很臟。排故步驟：先用化油器清洗劑把節(jié)氣門上的積炭全部清洗干凈，擦干凈后裝回原位。清除故障碼，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，待水溫上升到80度后，用檢測(cè)儀對(duì)其進(jìn)行匹配，把匹配組號(hào)設(shè)為060，檢測(cè)儀顯示“自適應(yīng)運(yùn)行中”，則匹配成功。再次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，檢測(cè)節(jié)氣門開度，檢測(cè)儀顯示開度為3度，怠速670轉(zhuǎn)/分鐘。表明電子節(jié)氣門工作正常。

五、結(jié)論

電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)全范圍的扭矩的輸出，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能，使燃燒更加充分，同時(shí)也降低了廢氣的產(chǎn)生;在怠速狀態(tài)下，節(jié)氣門保持在一個(gè)極小開啟角度來(lái)穩(wěn)定燃燒，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，排放也得到進(jìn)一步控制。電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)采用傳感器冗余設(shè)計(jì)，從控制角度講，使用一個(gè)傳感器就可使系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但冗余設(shè)計(jì)可使兩個(gè)傳感器相互檢測(cè)，當(dāng)一個(gè)傳感器發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)被識(shí)別，在很大程度上增加了系統(tǒng)的可靠性，保證行車的安全性。由此可見，電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)在車輛使用中，將得到廣泛應(yīng)用！

參考文獻(xiàn)

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篇10

【關(guān)鍵詞】電線電纜；絕緣厚度；工藝特性；擠塑；電氣控制

【中圖分類號(hào)】TM247

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1672-5158（2012）12-0336-01

1 引言

電線電纜，即是一種線材產(chǎn)品，可以傳輸信息與電磁能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電磁能的轉(zhuǎn)換。就廣義來(lái)說，電線電纜又被稱為電纜，而從狹義來(lái)講，其所指的是絕緣電纜。對(duì)于電纜行業(yè)來(lái)講，電線電纜的絕緣厚度控制一直以來(lái)都是其重點(diǎn)課題。下面將從大長(zhǎng)度連續(xù)疊加組合生產(chǎn)方式和生產(chǎn)工藝門類與物料的管理等方面簡(jiǎn)述電線電纜制造的工藝特性，并對(duì)電線電纜生產(chǎn)的關(guān)鍵工序進(jìn)行詳盡分析。

2 電線電纜產(chǎn)品制造的工藝特性

2.1 大長(zhǎng)度連續(xù)疊加組合生產(chǎn)方式

關(guān)于大長(zhǎng)度連續(xù)疊加組合生產(chǎn)方式，因其對(duì)電線電纜生產(chǎn)具有控制性及全局性，導(dǎo)致該生產(chǎn)方式將涉及到幾個(gè)方面，并造成相應(yīng)的影響。

2.1.1 質(zhì)量管理

因大長(zhǎng)度連續(xù)疊加組合生產(chǎn)方式的特點(diǎn)，使其在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的所有問題都會(huì)對(duì)整條電纜的質(zhì)量造成影響，且對(duì)質(zhì)量缺陷的發(fā)現(xiàn)愈晚，質(zhì)量缺陷愈是發(fā)生在最內(nèi)層，最后造成的損失就愈大。相較于普通的組裝式產(chǎn)品，電線電纜在生產(chǎn)時(shí)無(wú)法對(duì)零件進(jìn)行更換或直接拆開重裝，若電線電纜中的某個(gè)工藝流程或是其任何一件部件發(fā)生質(zhì)量問題，對(duì)該電纜造成的損害將不可補(bǔ)救。對(duì)發(fā)生質(zhì)量問題的電纜，因不能更換或重裝，便只能報(bào)廢整條電纜，將其降級(jí)處理或是鋸短。因此，為確保產(chǎn)品質(zhì)量，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，在生產(chǎn)電線電纜的整個(gè)過程當(dāng)中都必須實(shí)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理。

2.1.2 生產(chǎn)工藝流程及設(shè)備布置

對(duì)生產(chǎn)車間內(nèi)設(shè)備進(jìn)行配置時(shí)為解決生產(chǎn)效率存在差異的問題，應(yīng)平衡生產(chǎn)能力，對(duì)于某些生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力可能需要配置兩臺(tái)或兩臺(tái)以上才可達(dá)到平衡效果。為順次流轉(zhuǎn)各階段半成品，根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的工藝流程對(duì)車間內(nèi)各類設(shè)備進(jìn)行科學(xué)性、合理性地排放，同時(shí)應(yīng)按照生產(chǎn)量與產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)場(chǎng)地的布置及選配組合設(shè)備進(jìn)行綜合考慮。

2.1.3 生產(chǎn)組織管理

凡是生產(chǎn)組織管理中的任一環(huán)節(jié)發(fā)生問題，都會(huì)對(duì)產(chǎn)品的交貨及質(zhì)量造成影響，并阻礙到工藝流程的流暢性。尤其是多芯電纜，若其發(fā)生質(zhì)量問題，亦或是基本單元長(zhǎng)度、某一條線過短，都會(huì)造成電纜長(zhǎng)度不達(dá)標(biāo)，造成報(bào)廢。若是電纜中某一條線或某個(gè)單元長(zhǎng)度過長(zhǎng)，則電纜長(zhǎng)度超過標(biāo)準(zhǔn)，需鋸掉多余長(zhǎng)度，造成浪費(fèi)。因此，生產(chǎn)組織管理的操作者必須按照工藝要求，確保嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、科學(xué)合理的進(jìn)行每個(gè)環(huán)節(jié)。

2.2 生產(chǎn)工藝門類與物料的管理

制造電線電纜中所用到的材料不僅品種、類別繁多，且其制造工藝也涉及到眾多門類。因此，必須對(duì)電線電纜制造涉及的各類材料的備用量、用量、批量與周期批料進(jìn)行核定。同時(shí)應(yīng)做好節(jié)約、定額管理材料的工作，對(duì)廢品進(jìn)行回收、重復(fù)利用或是分解等處理、對(duì)電線電纜生產(chǎn)中從各工序半成品的流通，到產(chǎn)品的出廠及存放，各類輔助材料及原材料的存儲(chǔ)、進(jìn)出等都必須進(jìn)行合理的布局和動(dòng)態(tài)管理。

3 電線電纜生產(chǎn)的關(guān)鍵工序

在電纜行業(yè)中，確保絕緣的擠出厚度可靠和均勻一直是其所要探討的難題。眾多生產(chǎn)廠家就電氣控制的問題設(shè)計(jì)出了許多控制回路，雖實(shí)現(xiàn)了控制的要求，但其設(shè)計(jì)復(fù)雜，設(shè)備也較為昂貴，不利于推廣應(yīng)用。下面將以70擠塑機(jī)為例，探討在低速狀態(tài)時(shí)進(jìn)行調(diào)整后，如何在生產(chǎn)線加速時(shí)確保擠出絕緣厚度均勻可靠。

（1）對(duì)被測(cè)線纜的上下公差與直徑標(biāo)稱值利用測(cè)徑儀進(jìn)行設(shè)置，如超出標(biāo)準(zhǔn)值公差將報(bào)警。而在公差范圍內(nèi)，若右標(biāo)稱值大于測(cè)量值，輸出電壓0+5V（輸出值0-+5V可調(diào)）。若標(biāo)稱值小于測(cè)量值，輸出電壓0-5V（輸出值O-5V可調(diào)）。

（2）以絕緣材料PVC作例子，當(dāng)開啟機(jī)子時(shí)，首先對(duì)擠塑機(jī)身進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)預(yù)熱達(dá)到150℃左右時(shí)，選擇SBl按鈕開啟機(jī)子，開啟主電機(jī)對(duì)電位器RPI進(jìn)行調(diào)整，主機(jī)通過皮帶被主電機(jī)帶動(dòng)，進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)排料。當(dāng)排料達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，為有利于聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，操作sR3轉(zhuǎn)換開關(guān)，電位器RP3接通R3繼電器。調(diào)整聯(lián)動(dòng)電位器RP3離開停止位置，而后操作sB2按鈕開啟牽引電機(jī)，對(duì)電位器RP2進(jìn)行緩慢調(diào)整，使?fàn)恳営蔂恳姍C(jī)帶動(dòng)，電線電纜朝收線方向緩慢運(yùn)行。此時(shí)即可測(cè)量絕緣厚度是否存在偏心，首先利用刀具等銳器，將附于導(dǎo)體上的絕緣擠出割出，若絕緣厚度超出標(biāo)準(zhǔn)值，則將牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)快，或是將主電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)慢。若絕緣沒達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，則通過對(duì)電位器RP2進(jìn)行調(diào)整，減緩牽引轉(zhuǎn)速，或是通過對(duì)電位器RPI進(jìn)行調(diào)整，提高主機(jī)轉(zhuǎn)速。若是存在偏心問題，則對(duì)模具進(jìn)行調(diào)整，直到其絕緣厚度達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)束后即可通過對(duì)聯(lián)動(dòng)電位器RP3進(jìn)行調(diào)整，提高整個(gè)生產(chǎn)線的速度，使其達(dá)到普通生產(chǎn)速度的水平。而后利用SB4按鈕將測(cè)徑儀接通，對(duì)上下公差與標(biāo)稱值進(jìn)行設(shè)置。通過操作測(cè)徑儀的自動(dòng)控制按鈕，使生產(chǎn)線的運(yùn)行回到正常狀態(tài)。當(dāng)控制回路轉(zhuǎn)換至聯(lián)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，等于將RP3分別與RP1、RP2進(jìn)行串聯(lián)，如此將可確保牽引轉(zhuǎn)速與主機(jī)之間的比值。此外，因?qū)w的絕緣厚度不會(huì)因?yàn)樯俣淖?，即是說即使對(duì)RP3的升速進(jìn)行調(diào)整也不會(huì)對(duì)牽引轉(zhuǎn)速和主機(jī)的比值造成影響，不僅控制方式簡(jiǎn)便，且牽引與主機(jī)的同步問題也得到解決。在停機(jī)時(shí)對(duì)聯(lián)動(dòng)電站RP3進(jìn)行調(diào)整，各個(gè)設(shè)備在生產(chǎn)線速度歸零時(shí)完全停止。實(shí)踐表明，該電氣控制系統(tǒng)具有較好的可靠性及穩(wěn)定性。

（3）變頻器參數(shù)設(shè)定。對(duì)于變頻器的參數(shù)設(shè)定只需給定模擬量速度和端子控制，其它則默認(rèn)為出廠設(shè)置。