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印染污水流量(liàng)计励磁系统硬件研制

点击次数(shù):2097 发布(bù)时间:2021-08-19 07:29:56
1、 高、低压切换恒流控制(zhì)电路
高、低压切换恒流(liú)控制电路是励磁(cí)控制系统中的关键部分,由高、低压电源、能量(liàng)回馈电路、高低压切换电路、恒流(liú)控制电路、电(diàn)流旁路电路和迟滞比较电路组成,其电路原理如图2所示。

高、低压电源来自于AC-DC模块。其中,高压源直接采用AC-DC的80V输出电源;低压源则由DC-DC转换器对AC-DC模块的(de)24V输出电源进(jìn)行转换得到的可调电压源。电压大小(xiǎo)则以(yǐ)保证励磁稳态时,恒流控(kòng)制电路中的三端稳压器输入输出压差相对(duì)较(jiào)小为准,以降低电路损耗;能量回馈电路由(yóu)储能电容C1、保护二*管D1和能量泄放电阻R1组成。其中,电容C1用于储存励磁方向切(qiē)换时,励磁线(xiàn)圈中泄放(fàng)的能量。齐纳二*管D1用(yòng)于(yú)防止励磁线圈中能量泄(xiè)放时,由于(yú)电容C1的充电电压过高,而导致的电(diàn)容击穿(chuān)。电阻R1用于(yú)在系统断电不(bú)工作时,为电容C1提供能量泄放回路;高低压切换电路主(zhǔ)要由肖特基二*管和(hé)达林顿三(sān)*管组(zǔ)成高低压平滑切换电路。当达林顿三*管导通时,将(jiāng)高压源切换为励磁工作电源,肖特基二*管反向关断,低压源被切除。而当达林顿三*管关断时,肖特基二(èr)*管(guǎn)重新正向导通,将低压源切换(huàn)为(wéi)励磁(cí)工作电源。恒流控制电(diàn)路由三端稳压芯片、电阻R2与肖特基二*管D3构成。电(diàn)阻R2用于设置恒流(liú)源输(shū)出(chū)电流的大小,即励磁电流的(de)稳态值(zhí);由(yóu)于励磁电流达到200mA左右,为防止长期励磁导致(zhì)电路温升并影响电(diàn)路参(cān)数,电阻R2选用大功率低温漂系数的精密电阻;肖(xiāo)特基二*管D3一方面用(yòng)于防止反向电流损坏三(sān)端稳压器;另一方面用(yòng)于组成励磁线圈的能量泄放(fàng)回路的一部分;电流旁路电路主要由达林顿三*管组成,由迟滞(zhì)比较(jiào)电路控(kòng)制通断;迟滞比较电路主要由运放和电阻等分立元件搭建而成。比较电路一(yī)端输(shū)入为基准Vref,其值取决于励磁(cí)电流的(de)稳态设定值大小,另一端输入则为检流电(diàn)路检测得到的励磁电流信号Cur。
2、 H桥励磁开关电路与检流(liú)电路
H桥开关电路主要(yào)由H桥(qiáo)路及其驱动电路组成,用于实现对励(lì)磁线圈进(jìn)行方波励磁。原理示意(yì)图如图3所示。

图中(zhōng),L1为励磁线圈的示意符号。H桥(qiáo)路(lù)中,高端桥臂(bì)采用PNP型的达林顿三*管(guǎn),以通过电流控制(zhì)其通断,从而(ér)克服因线圈的电感特性导(dǎo)致H桥高端电压大幅波(bō)动而较难控制的问题。H桥驱动电路主要由达林顿阵列管和(hé)三*管等组成,为H桥高端(duān)桥臂提供电流控(kòng)制信号,为H桥低端桥臂提供(gòng)电压控制信号,且对H桥的控制采用对臂联动(dòng)控(kòng)制方式,即由控制信号CON1控制H桥T1管和T4管的通断,由控制信号CON2控制H桥T2和T3的通断。CON1和CON2为正交的PWM波,从而实现对励磁线圈的方波励磁。励磁系统中检流电路主要(yào)由检流电阻(zǔ)组成,检流电阻同样采用大功率低温漂的精密电阻以避免长(zhǎng)期励(lì)磁工作时电路温升引起电(diàn)路参数的较大漂移。另外,检流电阻取低阻(zǔ)值电阻以降低H桥低端电压波动,从而保证H桥低端桥臂可靠通断。
3 、励磁时(shí)序产生电路
励磁时(shí)序产(chǎn)生电路用于产生励磁控制信号CON1和CON2以控制方(fāng)波励磁时序,其电路原理结构图如图4所示。

该电路(lù)主(zhǔ)要由励磁时序(xù)发生单元、三态缓冲器及隔离光耦组成。励(lì)磁时序由印染污水流量计系统的控制核心产生。采用(yòng)DSP的EPWM外(wài)设模块,通过设定其内部定时(shí)器(qì)的(de)工(gōng)作模式(shì)发出所要求的(de)励磁频率(lǜ)的励磁时序PWM信号CT_1和CT_2。由于励磁(cí)控制系统中的励磁工作电源的电压要比DSP的工作电源电压高得多,为防止励磁电路故障对系统控制核心产生致命影响(xiǎng),采用光耦将控制部分与励磁部分进行隔离。另外,由于DSP引(yǐn)脚的驱动能力有限,所以在DSP与(yǔ)隔离光耦之间加入三态缓冲器以驱动(dòng)隔离光耦的输入级。并且,DSP能够通过GPIO口控制三态缓冲器上的使能引脚来使能和(hé)禁止励磁(cí),以在检测(cè)到电路故障时迅速关断(duàn)H桥所有(yǒu)桥臂。该励磁时序产生电路通过软件编程可(kě)产生如图(tú)5所示的单频矩形波。在实际应用中,由于(yú)组成H桥的达林顿三(sān)*管与MOS管导(dǎo)通与关断(duàn)的时间不一致,易在励磁方向切换瞬间(jiān),产生上下桥臂同时导通的现象,反映(yìng)在励磁电流波形上为一幅值很高(gāo)的窄脉冲。该脉(mò)冲电流不(bú)仅容易引起(qǐ)迟滞比较电(diàn)路的误输出,从而导致(zhì)高低压切换电路与电流旁路电路的误动作,而且(qiě)对恒流控制电路产生冲击,减小三端稳压芯片的使用寿命,同时还会产生EMC电磁(cí)干扰,给测量精度带来(lái)影响。所以实际应用时,如图5所示对方波励(lì)磁时序添加死区,可以明显减小上述现象。

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