基于PIC单片机的同步电动机新型智能励磁控制系统的设计
3.3 失步保护电路
同步电动机失步时会在其转子回路产生不衰减的交变电流分量，通过测取转子励磁回路分流器上的交变电流信号，对其波形特征进行分析即可快速、准确判断电机是否失步。电动机失步是很严重的事故，必须快速、准确的判断。因此我们把失步毫伏信号通过放大电路、比较电路转换成方波信号经光耦隔离接到PIC单片机的外部中断输入管脚。单片机通过检测方波信号的频率来判断电机是否失步，还是励磁回路产生了同步振荡。失步信号转换电路如图3所示。
当电机失步后，立即封锁PWM输出，复位投励继电器，使电机进入异步驱动阶段。此后电机转速上升，待进入临界滑差后，按准确强励对电机实施整步，使电机恢复到同步状态。如整步失败，单片机发出跳闸信号动作于跳闸回路，保护继电器动作，液晶显示“失步”。
图3 失步信号转换电路
3.4 励磁电流采样电路
从串联在励磁回路的分流器上测取励磁电流信号。假设分流器变比为300A/75mv，同步电动机转子稳定运行励磁电流为150A，那么测得与电流成比例的电压37.5mv。再通过放大电路经光耦隔离（光耦工作在线性工作区，＋5V供电电源）接到PIC单片机A/D管脚。单片机对光耦输出端采样就可以得到与励磁电流大小成比例的电流信号。
4 软件设计
系统软件采用PIC单片机的HI-TECH PIC C语言编程，人机界面友好，操作简单。系统软件采用模块化结构，分别由主控程序、显示程序、捕捉程序、数据采集程序、PID运算程序、过励欠励检测程序、失步检测程序、温度检测程序及中断服务程序等程序模块组成，软件流程如图4所示。可以方便、灵活的添加、删除功能模块。
5 结束语
基于PIC单片机设计的同步电动机新型智能励磁控制系统，利用PIC16F877单片机的捕捉单元及方波转换电路方便、准确的在同步电动机进入“亚同步”状态时投励完全消除了电机起动过程中的脉振和投励冲击现象；采用数字PID控制算法实时性好、可靠性高；利用PIC单片机的PWM单元及滤波电路实现了PID控制运算结果的D/A转换，外围电路简单系统实时性强；软件设计采取了抗外界干扰措施，使系统具有较强的环境适应性和较高的可靠性。该系统在某工厂动力分厂拖动空气压缩机的同步电动机上进行了试用，证明系统具有较强的可操作性、可维护性和可靠性，并且结构简单、现场安装调试方便、运行稳定。
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