联合收割机拨禾轮转速自动控制系统设计

周航捷

（山西省农业机械质量监督管理站，山西太原 030027）

1 电动机的选择

拨禾轮功率是联合收割机总功率的重要组成部分，其计算公式如下：

式（1）中，P为拨禾轮工作过程中边缘切向阻力，B为拨禾轮设计宽度，Vb为拨禾轮运动角速度。

电动机是拨禾轮的动力提供装置，在选择拨禾轮的过程中，需要结合拨禾轮的机械特性等因素选择电动机的相关参数和类型[1]。联合收割机在实际工作过程中一般采用三相交流电，因此若对联合收割机无特殊要求，则采用交流电动机。交流电动机具有稳定的结构、使用寿命较长、性价比高，实际设计中一般选用鼠笼式交流电动机[2]。联合收割机工作环境较为复杂，经常需面对大量粉尘，因此电动机需要具备一定密封性，则在此基础上选择Y系列电动机。结合实际经验确定拨禾轮功率为0.182～0.330 kW，因此选择功率为0.550 kW的Y系列电动机。

2 拨禾轮自动控制系统设计

2.1 交流变频电源 设定拨禾轮的输出频率为1～5 Hz，采用三相380 V的输出电压，并通过87C196KC16单片机作为控制系统。拨禾轮属于联合收割机的辅助构件，因此对其快速响应速度无特殊要求，设定其响应时间为0.5 s。在实际工作中，转子会出现发热情况导致其共组环境温度升高，因此要求电源装置可在50 ℃环境下保持其工作性能[3]。本系统中采用的是输出频率位于1～5 Hz的低频率交流电源，并采用3脉冲零式电路结构，以此提高其性价比，且该电源的输出包括2个半桥及6只晶闸管组成。

R输出相包含2个半桥及6个晶闸管，2个板桥分别为正组（M1～M3）、反组（M4～M6）。在系统工作过程中，若输出电压为正半轴且正组为整流状态，此时负组正好相反，作用是防止两组整流桥出现短路情况；反之，输出电压为负半轴且负组为整流状态，此时正组正好相反，作用是防止两组整流桥出现短路情况。

2.2 触发脉冲的控制方法 拨禾轮的交流变频控制方法较多，针对联合收割机的实际工作情况选择余弦交截法，该种控制方法可通过既定参考电压uR，结合电源传出的信号余弦波ur二者交点进行晶闸管的导通电确定过程。

A-N、B-N、C-N分别为联合收割机中的交流器相电压波形，UT1、UT2、UT3分别表示余弦波，这些余弦波的相位可促进波形峰值与晶闸管触发角α为0时的位置相对应。在此基础上可通过比较器判断其状态，当uR-uR大于0，其输出值为“1”，反之输出为0。当输出器脉冲在由“0”向“1”转变过程中会瞬间产生脉冲。

2.3 单片机系统设计 本设计采用的是一种名为87C196KC的单片机，特点为系统总线十分灵活，可对其进行动态设置，一般可将其设置为8位或16位总线，在此基础上有效降低编程难度。该单片机对外部系统要求极为简单，其自身所携带的16KEPROM可有效降低系统工作过程的繁杂工作，促进编程工作更加灵活多变；87C196KC单片机在工作中速度极快，并可为系统计算机提供其工作所需功率，且该单片机采用EPA及PTS技术，有效提升系统工作能力。

本设计中的87CI96KC单片机预期目标主要是进行相应数据采集及模数转换，并对系统误差信号进行PI计算，在此基础上对晶闸管触发相位进行调整，以此实现对输出电压的有效控制。同时，可通过该单片机生成脉冲并将其进行有效分配，实现数字触发器的所有功能。

3 结语

联合收割机工作过程中，一般采用三相交流电，结合实际经验确定拨禾轮功率为0.182～0.330 kW，因此选择功率为0.550 kW的Y系列电动机。本设计中的拨禾轮轮速控制系统主要通过三相交流电作为电源提供基础，结合87CI96KC单片机组成核心控制系统，并设置稳压电路、同步电路、放大电路等组成部分，实现了对拨禾轮转速的有效控制。

[1]韩彩锐.4SY-1.8型油菜割晒机液压驱动系统设计与试验研究[D].武汉：华中农业大学，2014.

[2]王刚.联合收割机底盘与割台模块化接口及割台的研究设计[D].合肥：安徽农业大学，2014.

[3]代其春.苜蓿压扁收割机割台的设计[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2014.