【正文】 電動機(jī) Abstract Frequency conversion that onechip puter control transfer speed systematic design philosophy with transfer to difference frequency control. Achieve the goal of controlling rotational speed through changing the procedure. Because the motor is not big in power in the design, the rectifier can not adopt controlled the circuit, the condenser strains waves。 通過改變程序來達(dá)到控制轉(zhuǎn)速的目的。由于設(shè)計(jì)中電動機(jī)功率不大， 所以整流器采用不可控電路，電容器濾波；逆變器采用電力晶體管三相逆變器。 Going against the being device adopts three phases of the electric transistor to go against the being device. The systematic ensemble architecture is by the main return circuit mainly, drive the circuit, the photo electricity isolates the circuit, HEF4752 large scale integrated circuit, protects the circuit, the Intel series onechip puter, Intel8253 timing /count device of, Intel 8255 programmable interface chip,Intel8279 keyboard not in mon use / display, I/O interface chip, CD4527 proportion frequency division device and tests the speed such position as the generator ,etc.. Have the dependability that can make the whole system operate of measuring and protecting the circuit to have guarantee in the return circuit [keywords] MCS51； HEF4752； time/counter of l8253； selenium； rectifier； 2 調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)可謂功能強(qiáng)大，它有極高的速度，很強(qiáng)的運(yùn)算能力和接口功能，方便的軟件功能，但是由于成本高，體積過大，所以只用于大型的控制系統(tǒng)，可編程控制器則恰好相反，它只 能完成邏輯判斷，定時，記數(shù)和簡單的運(yùn)算，由于功能太弱，所以它只能用于簡單的電動機(jī)控制。 在本次設(shè)計(jì)中所用到的控 制方式是用轉(zhuǎn)差頻率閉環(huán)控制。 為了使系統(tǒng)具有 較好的動靜態(tài)性能，滿足設(shè)計(jì)要求，可將整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制系統(tǒng)，采用轉(zhuǎn)差頻率調(diào)節(jié)方式，對轉(zhuǎn)速進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，考慮電動機(jī)負(fù)載為恒轉(zhuǎn)距負(fù)載，在高頻段，采用恒比例控制方式來做近似恒磁通控制方式；在低頻，采用恒磁通補(bǔ)償方法來維持磁通的恒定，實(shí)現(xiàn)恒磁通變頻調(diào)速。單片機(jī)通過 8255 控制 PWM波發(fā)生器，產(chǎn)生的 PWM波經(jīng)光電耦合作用于逆變模塊 IPM，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變頻調(diào)速。 HEF4752 是專用大規(guī)模集成電路，具有獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)微處理器接口，芯片內(nèi)部包含了波形、頻率、幅值等控制信息。 （ 4） 、電壓、電流及檢測檢測電壓、電流主要是為了計(jì)算電機(jī)的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷 相保護(hù)和逆變模塊故障診斷。其引腳如圖 6所示，譯碼功能如表所示，由 表可知，當(dāng)譯碼器的輸入為某一個編碼時其輸出就有一個固定的引腳輸出為低電平，其余的為高電平。 5） .所有的輸入輸出與 TTL 兼容。這是控制計(jì)數(shù)器工作的一個外部信號。當(dāng)計(jì)數(shù)到“ 0”時， OUT引線上必然有輸出，輸出 信號的波形取決于工作方 式。本文介紹的變頻調(diào)速系統(tǒng)是以大規(guī)模專用集成電路 HEF4752 為核心構(gòu)成的控制電路，由 HEF4752 產(chǎn)生的三相 SPWM 信號經(jīng)隔離、放大后，驅(qū)動由 IGBT 構(gòu)成的三相逆變器，使之輸出 SPWM 的波形，實(shí)現(xiàn)異步電動機(jī)變頻調(diào)速。 的互補(bǔ) SPWM 主控脈沖，適用于三相橋結(jié)構(gòu)的逆變器 。 引腳說明 ： HEF4752 為 28腳雙列直插式標(biāo)準(zhǔn)封裝 DIP 芯片，它有 7個控制輸入， 4 個時鐘輸入， 12 個驅(qū)動信號輸出， 3個控制輸出。 （ 4） 8255 8255 是可編程的并行 I/O 接口芯片，它具有 3個 8位的并行 I/O 口，三種工作方式，可通過編程改變其功能，因而使用方便，通用性強(qiáng)，可作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接時的中間接口電路。 D034D133D232D331D430D529D628D727P A 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710RD5WR36A09A18R ES ET35CS68255 圖 5 8255引腳圖 RD/： 讀出信號線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的讀出。 PB7— PB0： B口輸入 /輸出線。 8 本次設(shè)計(jì)用到 8255 的工作方式 0，且 A口作為輸入， B口， C 口作為輸出。若地址用 16位表示，其他無用端全選為 1，則 8255 的 A， B， C J及控制口地址可為 FF7CH， FF7DH， FF7FH，如果無用位為“ 0”，則 4 個地址為 0000H，0001H， 0002H， 0003H，只要保證 CS/， A1， A0的狀態(tài)，無用位設(shè)為“ 0”，或“ 1”無關(guān)。 D0— D7 ： 8位數(shù)字量輸出端。 START 為啟動信號輸入端， CLK 為時鐘信號輸入端。如圖 11 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，對鍵盤不斷掃描，自動消抖，自動識別出按下的鍵并給出編碼，能對雙鍵或 N 鍵同時按下進(jìn)行保護(hù)。選擇晶體管模塊 QCA50A— 100A 三塊，作為大功率 開關(guān)管。整流二極管最高反壓： 22 6 2 6 *1 92 94 0RMU U V V? ? ?。 濾波電感 在這里主要用來限制電流脈動（ PWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)不存在電流不連續(xù)問題）和短路電流上升率，按照晶體管三相橋式整流電路限制電流脈動的電感量算式估計(jì)如下（取 10%iS ? ）3322( ) *1 0 0. 8 *1 0 19 2* * 12 72 2 * 3. 14 * 30 0 10 % * 6. 4dmMd I dUUUL m H m Hf S I?? ? ? 考慮到電動機(jī)和整流變壓器存在一定的電感量，取實(shí)際的串聯(lián)電感為 100mH。 12,VDVD 選用 2CP1G，額定電 流 ，最高耐壓 800V。39。 39。22R sx 。39。 39。 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用增量式轉(zhuǎn)差頻率調(diào)節(jié)方式，轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)為帶有死區(qū)的調(diào)節(jié)器，即： 因 1 snf f f??，所以 ()SUk與 ()nUk之和反映了頻率 1f ，即為頻率指令信號。Δ sMU 決定系統(tǒng)的積分系數(shù)（1 sMnBUK U???） ,它由電位器給定，通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸入。要使 HEF4752 正常工作，必須提供 4 路時鐘信號和 4個開關(guān)信號。而電動機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過調(diào)頻，調(diào)壓實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng) f1=50Hz 時， Uf1=1000Hz，F(xiàn)CTf=168000Hz。低頻補(bǔ)償曲線如圖 11 所示， 補(bǔ)償?shù)囊?guī)律如下： 取 fVCT0 = fVCT(nom)/4 = 8400Hz 當(dāng) f1=20Hz 時，有 fVCT = fVCT0 + 39。 額定狀態(tài)有 U1=KfFCT/fVCT≈ =380V 所以 K=760， U1=760*fFCT/fVCT=760*3360f1/fVCT 當(dāng) f1=20 Hz 時， U1=760*3360*20 V/336000=152 V 當(dāng) f1= 時， U1=760*3360* /（ 84000+12600*）≈ V 圖 12 低頻補(bǔ)償曲線圖 與 未補(bǔ)償時的 U1比較，當(dāng) f1= 時， U1 大約提高了 V。單片機(jī)上系統(tǒng)時鐘頻率為 12MHz，將其 6分頻后，得到 2MHz 的時鐘信號φ，再對φ進(jìn)行 fP 、 vP 分頻后作為 FCT、 VCT 時鐘信號。二進(jìn)制碼 /方波信號變換器硬件連線圖如圖 17 所示。 16 CP：時鐘脈沖輸入端。 SET“ 9”：置 9 端，工作時接地。 INHout：時鐘禁止輸出端 當(dāng)有脈沖輸出時， INHout 輸出“ 1”電平。由于 Q1 與 CF1 連接，故 Q1 的輸出脈沖經(jīng)第二級 CD4527 直接從 Q2輸出，脈沖不變。本系統(tǒng)中，設(shè)定 0、 2通道工作在方式 3（方波信號發(fā)生器），用比例分頻的輸出 39。,fv??進(jìn)行整數(shù)位分頻，產(chǎn)生 FCT、 VCT兩路時鐘信號。時鐘Φ的頻率為 2MHz，故 RCT 可由時鐘Φ經(jīng) 7分頻來獲得，故置通道計(jì)數(shù)值為 7?；谶@一想法，取使 612 *10()[ ] 168fffzxU? 的絕對值趨于最小，且 fz 為偶數(shù)的一組值 ,ffzx和使612 * 1 0[ ] 8 4 0 0 0 * 6 3 0vvfzxU? 的絕對值也趨于最小，且 fz 為偶數(shù)的一組值 , ,([ ],[ ]v v f vz x x x 為兩位純小數(shù)）。系統(tǒng)運(yùn)行時，根據(jù)求得的頻率指令信號1fU，查表獲得對應(yīng)的分頻系數(shù), , ,f f v vz x z x ，然后將它們送到相應(yīng)的比例分頻器和 8253 的 0、 1通道， 8253 的 0、 1通道便會產(chǎn)生相應(yīng)頻率