【正文】 還接有電容和電阻，能夠起到抗干擾的作用，使得系統(tǒng)的性能更加的穩(wěn)定。在濾波電容選擇時(shí)， 1C 一般根據(jù)放電的時(shí)間常數(shù)計(jì)算，負(fù)載越大，要求紋波系數(shù)越小，一般不做嚴(yán)格計(jì)算，多取 2022 F? 以上 . 逆變器的作用是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率 。 平波回路 隔離保護(hù) HEF4752 波形控制電路 電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)制電路 檢測(cè)電路 保 護(hù) 電 路 整流電路 逆變電路 驅(qū)動(dòng)電路 M 基于單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 6 主電路設(shè)計(jì) 本課題中的整流器是使用六個(gè)二極 管組成，如圖 2 所示，它把工頻電源變換為直流電源。 二極管整流橋把輸入的交流電變?yōu)橹绷麟?，電?R1 為起動(dòng)限流電阻，其上的電壓波形反映了主回路的電流波形，可以用來(lái)觀察波形。并采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)制系統(tǒng)，同時(shí)確定保護(hù)電路模塊，檢測(cè)電路模塊，驅(qū)動(dòng)電路模塊等。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總方案的確定 在三相交流電源供電的情況下，共需經(jīng)過(guò)八個(gè)主要模塊完成整個(gè)調(diào)速過(guò)程。主磁通是由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的，兩者之間的關(guān)系是由磁化特性決 定的。 異步電機(jī)的軸轉(zhuǎn)速為 pnsfsnn /)1(60)1( 11 ???? 其中 s 為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率， 11 /)( nnns ?? 由上面的公式可以看出，改變電源的供電頻率可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。滯環(huán)控制技術(shù)開(kāi)關(guān)頻率不固定，濾波器較難設(shè)計(jì)，且控制復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)； SPWM 控制技術(shù)開(kāi)關(guān)頻率固定，濾波器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)控制。 PWM 脈寬調(diào)制是利用相當(dāng)于基波分量的信號(hào)波（調(diào)制波）對(duì)三角載波進(jìn)行調(diào)制，以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度的目的。 第 2章 SPWM 變頻調(diào)速 系統(tǒng)基本原 理 SPWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原理 PWM 的原理，就是面積等效原理，在采樣控制理論中有一個(gè)重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。 PWM控制技術(shù)有許多種，并且還在不斷發(fā)展中。 PWM技術(shù)是利用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過(guò)控制電壓脈沖寬度或電壓脈沖周期以達(dá)到改變電壓的目的，或者通過(guò)控制電壓脈沖寬度和電壓脈沖序列的周期以達(dá)到變壓和變頻的目的。 （ 4）可以提供人機(jī)界面，多機(jī)連網(wǎng)工作。 PMW 交流變頻調(diào)速以其高效率、高功率因數(shù)、輸出波形好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在井下風(fēng)機(jī)、水泵、造紙機(jī)等設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。 據(jù)資料顯示，我國(guó)對(duì)于變頻凋速三相異步電動(dòng)機(jī)的品種不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品設(shè)計(jì)也不斷改進(jìn)。本文介紹的 GTR SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)是以大規(guī)模專用集成電路 HEF4752和 單片機(jī) （ 80C51）為核心構(gòu)成的控制電路，由HEF4752產(chǎn)生的三相 PWM信號(hào)經(jīng)隔離、放大后，驅(qū)動(dòng)由 GTR構(gòu)成的三相橋式逆變器，使之輸出三相 SPWM的波形，實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)變頻調(diào)速。 第 1章 概述 三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的發(fā)展 隨著變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上日益擴(kuò)大應(yīng)用。為 了適應(yīng)不同用途、不同工作條件和使用環(huán)境、不同工況等各種要求，專用系列和改型系列變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品不論現(xiàn)在和將來(lái)，都在迅速發(fā)展。將單片機(jī)應(yīng)用于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，可有效地避免傳統(tǒng)調(diào)速方案中的一些基于單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 2 缺點(diǎn)，達(dá)到了提高控制精度的目的，其特點(diǎn)： （ 1）采用單片機(jī)可以使絕大多數(shù)控制邏輯通過(guò)軟 件實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了電路。 SPWM 變 頻調(diào)速系統(tǒng)概述 二十世紀(jì)末以來(lái) ,電力電子技術(shù)及大規(guī)模集成電路 有了飛速的發(fā)展 ， 在此技術(shù)背景下 SPWM電路構(gòu)成的變頻調(diào)速系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、節(jié)能效果顯著、性價(jià)比高等突出優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用 。在變頻調(diào)速中，前者主要應(yīng)用于 PWM斬波（ DC－ DC變換），后者主要應(yīng)用于 PWM逆變（ DC－ AC變換）。但從控制思想上分，可把它們分成四類，即等脈寬 PWM法、正弦波 PWM法（ SPWM）、磁鏈跟蹤 PWM法（ SVPWM）和電流跟蹤 PWM法等。所以可用等幅值的不同寬度的脈沖來(lái)等效一些想要的波形。相當(dāng)于基波分量的信號(hào)波（調(diào)制波）并不一定指正弦波，在 PWM 優(yōu)化模式控制中可以是預(yù)畸變的信號(hào)波，正 弦信號(hào)波是一種最通常的調(diào)制信號(hào)，但決不是最優(yōu)信號(hào)。當(dāng)二者采用電壓電流瞬時(shí)值雙閉環(huán)反饋的控制策略時(shí)，均能夠輸出高質(zhì)量的正弦波，且系統(tǒng)擁有良好的動(dòng)態(tài)性能 . 三相交流電動(dòng)機(jī)定子繞組中的三相交流電在定子隙圓周上產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱同步轉(zhuǎn)速，記為 n 實(shí)際電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n要低于 同步轉(zhuǎn)速，故一般稱這樣的三相交流電動(dòng)機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)。 在對(duì)異步電機(jī)調(diào)速時(shí)，希望電機(jī)的主磁通保持額定值不變。 由電機(jī)理論知道，三相異步電機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值為 111 nfE ? m? .其中 E1 為氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值 (V), 1f為定子頻率 (Hz), 1n 為定子每相繞組匝數(shù)， m? 為極磁通里 (Wb)。首先是三相整流變壓器降壓，然后經(jīng)二極管橋式整流，再者由電容濾波器濾波獲得直流電源，最后經(jīng) IGBT 逆變電路逆變，得到可調(diào)交流電 源。系統(tǒng)總流程圖如圖 1 所示。 C1 為濾波電容。 該電路整流輸出接有大電容，而且負(fù)載也不是純電感負(fù)載，但為了簡(jiǎn)化計(jì)算，仍可按電感計(jì)算，只是電流裕量要可適當(dāng)取大些即可。 主電路電路圖 主電路電路圖如圖所示。 IGBT 的分立驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) IGBT的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)問(wèn)題亦即 MOSFET的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： ① IGBT柵極耐壓一般在 177。假定開(kāi)通驅(qū)動(dòng)時(shí)，圖 3 整流部分原理圖 基于單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 8 在上升時(shí)間 tr內(nèi)線性地對(duì) MOSFET輸入電容 Cin充電，則驅(qū)動(dòng)電流為 Igt＝ CinUgs/tr，其中可取 tr＝ ， R為輸入回路電阻。 第 4 章 控制電路設(shè)計(jì) 控制電路設(shè)計(jì)總思路 給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，稱為控制回路。它的驅(qū)動(dòng)輸出經(jīng)隔離放大后，既可驅(qū)動(dòng) GTO逆變器，也可驅(qū)動(dòng) GTR逆變器，在交流變頻調(diào)速和 UPS中作中心控制器件 主要特點(diǎn) 1）能產(chǎn)生三對(duì)相位差 120176。 引腳說(shuō)明 HEF4752為 28 腳雙列直插式標(biāo)準(zhǔn)封裝 DIP芯片，它有 7個(gè)控制輸入， 4個(gè)時(shí)鐘輸入， 12個(gè)驅(qū)動(dòng)逆變器輸出， 3個(gè)控制輸出。當(dāng) CW 為低電平時(shí)，相序?yàn)?R、 B、 Y；當(dāng) CW 為高電平時(shí)，相序?yàn)?R、 Y、 B； 4）輸入 L 用來(lái)控制起動(dòng) /停止， L 為低電平時(shí)，在晶體管模式下封鎖 HEF4752所有的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)輸出，但產(chǎn)生輸出信號(hào)的內(nèi)部電路仍在繼續(xù) “運(yùn)行 ”。但 A 還有另外一個(gè)用處，即剛通電時(shí)， A 置高電平初始化整個(gè) IC 片，被用作復(fù)位信號(hào)； 基于單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 11 6）時(shí)鐘輸入頻率控制時(shí)鐘（ FCT）控 制輸出 PWM 信號(hào)的基波頻率，即決定逆變器的輸出頻率 fout，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速， fFCT=3360fout。在驅(qū)動(dòng) GTR 逆變器時(shí)，輸出波形是雙邊沿調(diào)制的脈寬調(diào)制 波，其調(diào)制原理可由圖 3 加以說(shuō)明。如圖 3 中 UR、 UY、 UB 所示。 基于單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 12 2）控制輸出 RSYN 是一個(gè)脈沖輸出，其頻率等于 fout，脈寬等于 VCT 時(shí)鐘的脈寬，主要為觸發(fā)示波器掃描提供一個(gè)穩(wěn)定的參考信號(hào)。 ADC0809 ADC0809 是采樣頻率為 8 位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模 — 數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。可變比率系數(shù)的比例乘法器與固定分頻系數(shù)的 8253 的通道 2 相串聯(lián)，達(dá)到均勻輸出 f 控制信號(hào) 。由微控制器來(lái)實(shí) 現(xiàn) SPWM 波形的方法有表格法、隨時(shí)計(jì)算法和實(shí)時(shí)計(jì)算法，但前兩種無(wú)實(shí)時(shí)處理能力。圖中 Ts 為三角波的周期，同時(shí)也是采樣周 期； Ur 為三角波的高，正弦波為 Ucsinω t。 圖 4 對(duì)稱規(guī)則采樣圖 基于單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 15 對(duì)稱規(guī)則采樣法 在對(duì)稱規(guī)則采樣情況下，只要知道采樣點(diǎn)時(shí)刻 t 就可以確定這個(gè)采樣周期內(nèi)的脈沖 寬度 tpw 和時(shí)間間隔 toff，從而可以計(jì)算出 SPWM 波形高、低脈沖的寬度。載波頻率 CARRf 通過(guò)下式： 1251 2 ??? nC L KC A R Rff 求出。 384 2 mC A R R YR A N G Eff ?? 載波 調(diào)制波 基于單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 16 式中： m值的二進(jìn)制 數(shù)即為調(diào)制波頻率范圍設(shè)定字。 （ 2） PSEN:外 ROM讀選通信號(hào) （ 3） RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。 ① EA功能：內(nèi)外 ROM選擇端。 SPWM 波形產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)說(shuō)明 SPWM 產(chǎn)生電路設(shè)計(jì) 如圖 4 所示。 10V， TTL 電平不能勝任；②逆變橋中三個(gè)下橋臂是共地的，而三個(gè)上橋臂是 懸浮的， HEF4752輸出的 6 路信號(hào)均是共地的，必須加以隔離。 TLP250 采用 8 腳的 DIP 封裝，輸入端光耦的隔離電壓達(dá)到 3000V，輸入電HEF4752 基于單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 18 流為 5~10mA，可以驅(qū)動(dòng) 100A/600V 的 IGBT。 12V 電源，一共需要 7 路電源，如圖 6 所示。采用單片開(kāi)關(guān)電源芯片可大大簡(jiǎn)化電路。 TLP250驅(qū)動(dòng)電路 圖 6 隔離電源 基于單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 19 主程序：圖 7 給出了本系統(tǒng)的主程序流程圖。在系統(tǒng)正常工作過(guò)程中，不斷更新看門狗定時(shí)器。如圖 9 所示。 致謝語(yǔ) 本文是在我尊敬的導(dǎo)師楊老師的指導(dǎo)下完成的。同時(shí)，我也要感謝全體同學(xué)，感謝他們?cè)谄饺丈詈蛯W(xué)習(xí)上給予我的幫助，以及帶給我的快樂(lè)，我會(huì)終生難忘這美好的大學(xué)生活。t charge you more than 35% of your pensation if you win the case. 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