【正文】 已研究出無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的實(shí)用產(chǎn)品。經(jīng)過各國(guó)科技工作者努力，矢量變換控制的變頻調(diào)速方法 已廣泛地應(yīng)用于電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中。采用這種控制技術(shù)使得變頻調(diào)速系統(tǒng)在一定的程度上改善了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，使之接近于直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，但是，還是不能滿足高性能調(diào)速系統(tǒng)的要求。在變頻調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)的初期，其控制技術(shù)是采用電壓頻率協(xié)調(diào)控制（即 V/F 比為常數(shù)）。因 此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一 批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師 。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。它是把中央處理器 (CPU)、 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)、只讀存儲(chǔ)器 (ROM)、輸入／輸出端口 (I/O)等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)主要由主回路， 51系列 單片機(jī) ， SA8282 觸發(fā)器 及測(cè)速發(fā)電機(jī)等組成。 致謝 ……………………………………………………………………………… … 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 6 章 軟件設(shè)計(jì) ............................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 顯示器 8279....................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 讀取及產(chǎn)生ＰＷＭ調(diào)制波形部分 ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 三相逆變電路的設(shè)計(jì) ......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 按電網(wǎng)交流輸入相數(shù)分為單相電路、三相 電路 ... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 整流濾波電路的設(shè)計(jì) ............................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 交流調(diào)速系統(tǒng)的現(xiàn)狀 ......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。完成硬件電路設(shè)計(jì)，畫出硬件電路圖，征求指導(dǎo)教師意見 ； 第 4 周： 完成軟件部分整體框架設(shè)計(jì)； 第 5 周： 畫出軟件流程圖，完成關(guān)鍵部分軟件設(shè)計(jì)；完成全部軟件設(shè)計(jì)，征求指導(dǎo)教師建議； 第 6 周： 整理資料，撰寫完整規(guī)范的畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）并交指導(dǎo)教師審閱；準(zhǔn)備答辯提綱，進(jìn)行畢業(yè)答辯。通過本畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生要掌握硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，為以后的工作做好準(zhǔn)備 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)： 51 單片機(jī)設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)硬件，包括整流器，濾波器，逆變器，觸發(fā)器等； PROTEL 軟件畫系統(tǒng)硬件電路； 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的技術(shù)資料： 論文、圖紙、源代碼 參考文獻(xiàn)： 樓然苗，李光飛編著 .《 51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 》 北京航天航空大學(xué)出版社 王曉明 .《電氣傳動(dòng)的微機(jī)控制》 北京航天航空大學(xué)出版社 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉編著 .《 8051 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用 》 清華大學(xué)出版社 姚為正編 著 .《電力電子技術(shù)》第二版 高等教育 出版社 楊寧 黃元峰編著 .《微機(jī)控制技術(shù)》第二版 高等教育出版社 教研室主任意見 ： 系主管領(lǐng)導(dǎo)意見： 任務(wù)下達(dá)日期 2021 年 9 月 25 日 規(guī)定完成日期 2021 年 12 月 3 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) 用單片機(jī)控制的電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng) 摘 要 ............................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 2 章 硬 件 設(shè) 計(jì) ...................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 整流電路意義總結(jié) ................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 濾波電路 ............................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 SPWM 逆變器原理 ................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 三相輸出控制電路 ................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 三相變頻變壓電源電路結(jié)構(gòu)圖 ……………………………………………………… .18 第 5 章 參數(shù)計(jì)算 ............................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 流程圖 ................................................................................. 錯(cuò)誤 !未 定義書簽。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 用單片機(jī)控制的電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng) 1 用單片機(jī)控制的電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 摘要 單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想是用 開環(huán)恒壓頻比控制。 關(guān)鍵詞 AT89C51 單片 機(jī) ,觸發(fā)器 ，整流器，三相異步電動(dòng)機(jī) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 用單片機(jī)控制的電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng) 2 第 1 章 引 言 單片機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展 我國(guó)開始使用單片機(jī)是在 1982 年，短短五年時(shí)間里發(fā)展極為迅 速。 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟 體積大。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來將會(huì)有更多的人來接受它、使用它。此種控制技術(shù)有開環(huán)和閉環(huán)兩種形式。 改善調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制。 80 年代的中期，德國(guó)的 DEPENBROCK 又提出了直接轉(zhuǎn)矩控制的理論，其思路是把交流電機(jī)與逆變器看作一個(gè)整體對(duì)待。 近幾年來， 人工智能技術(shù) —— 如專家系統(tǒng)、模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，正在顯示出其實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的智能化自適應(yīng)控制的巨大希望所在，有研究結(jié)果表明，智能控制技術(shù)有效利用，可使變頻調(diào)速系統(tǒng)做到高效、自適應(yīng)、自診斷、自保護(hù)、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良 。 主回路設(shè)計(jì) 整流濾波電路的設(shè)計(jì) 圖 1 系統(tǒng)總體框圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 用單片機(jī)控制的電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng) 5 整流電路 意義 總結(jié) 電源電路中的整流電路主要有半波整流電路、全波整流電路和橋式整流三種。所以對(duì)這兩種整流電路，要求電路的整流二極管其承 受反向峰值電壓的能力較高；對(duì)于橋式整流電路而言，兩只二極管導(dǎo)通，另兩只二極管截止，它們串聯(lián)起來承受反向峰值 圖 2 整流濾波電路 畢業(yè)設(shè)計(jì) 用單片機(jī)控制的電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng) 6 電壓，在每只二極管兩端只有反向峰值電壓的一半，所以對(duì)這一電路中整流二極管承受反向峰值電壓的能力要求較低。 2）半控整流電路由可控元件和二極管混合組成，在這種電路中，負(fù)載電源極性不能改變，但 平均值 可以調(diào)節(jié) 。三相可控整流電路有三相半波可控整流電路，三相半控橋式整流電路，三相全控橋式整流電路。 經(jīng)過整流電路后的輸出電壓已經(jīng)是單相的直流電壓，但是其中含有直流和交 畢業(yè)設(shè)計(jì) 用單片機(jī)控制的電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng) 7 流的成分，電壓的大小仍有變化，這種直流電稱為脈動(dòng)直流電。 RC平滑濾波電路的結(jié)構(gòu) 在 負(fù)載上并聯(lián)一個(gè)電容器，利用電容器充放電時(shí)端電壓不能躍變的特性使直流輸出電壓保持穩(wěn)定。 （ 2）可獲得比常規(guī)六拍階梯波更接近正弦波的輸出電壓波形，低次諧波減少，在電氣傳動(dòng)中，可使傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈沖的大大減少，擴(kuò)大調(diào)速范圍，提高系統(tǒng)性能。同樣，正弦波的負(fù)半周也用同樣的方法與一系列負(fù)脈沖波等效。這種 SPWM 每相只有一個(gè)開關(guān)器件反復(fù)通斷，稱單極性 SPWM 波形 。 SA8282 是英國(guó) MITEL 公司生產(chǎn)的全數(shù)字化三相 PWM 發(fā)生器，它頻率范圍寬、精度高，并可與微處理器進(jìn)行接口 ,同時(shí)能夠完成外圍控制功能 ,因而可實(shí)現(xiàn)智能化。 RST：復(fù)位端，低電平有效； 畢業(yè)設(shè)計(jì) 用單片機(jī)控制的電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng) 11 CS SA8282 與其它外圍接口芯片共享同一組總線。 VDD： +5V 偏置電源。 (２ )工作方式靈活 SA8282 具有六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 電平輸出端 ,可以驅(qū)動(dòng)逆變器的六個(gè)功率開關(guān)器件。它主要包括初始化命令和控制命令寄存部分、從 ROM 中讀取及產(chǎn)生 PWM 調(diào)制波形部分以及三相輸出控制電路等三個(gè)功能部分。往R3送數(shù)的寫指令用于將數(shù)據(jù)從 R0、 R R2 傳送到控制寄存器，而往 R4送數(shù)的寫指令則可將數(shù)據(jù)從 R0、 R R2傳送到初始化寄存器。、 270 ROM中僅保存了 0～ 90176。 三相輸出控制電路 SA8282 中的每相輸出控制電路均由脈沖取消和脈沖延時(shí)電路構(gòu)成。 AT89C2051 是一種帶2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。 圖 6 AT89C51 單片機(jī)引腳圖 管腳說明： VCC：供電電壓。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。當(dāng) P3 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。因此它可用作對(duì) 外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如圖 7所示，它能完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能，鍵盤部分提供一種掃描方式，對(duì)鍵盤不斷掃描，自動(dòng)消抖，自動(dòng)識(shí)別出按下的鍵并給出編碼，能對(duì)雙鍵或 N鍵同時(shí)按下進(jìn)行保護(hù)。 通過二極管的峰值電流為： Im =2 =2= 流過二極管電流的有效值： )(* 21 200 wtdIfId m? 二級(jí)管電流定額： In =()Id/=