【正文】 式（53）得：=127512所以最小刪除脈沖設(shè)定字為49H，R1寄存器的值為49H。反算載波頻率為： ②調(diào)制波頻率范圍設(shè)定字由式（52）可得：取，所以m=2。在T0每次中斷時，給一個指示器加1，加1的結(jié)果存入RAM某個單元中，所以，本程序要用兩個中斷，程序如下：ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP WZDORG 000BHLJMP JA1START ：… SETB IT0 　 ；脈沖下降沿觸發(fā)外中斷MOV TMOD,10H ；T0工作在定時。時間間隔可用定時器T0求得（初始值為00H）。我們采用Intel公司的8051單片機，對SA4828進行設(shè)置，進而實現(xiàn)對三相交流電動機進行調(diào)速控制[19]。（7）軟復(fù)位控制RST是軟復(fù)位位，它與硬復(fù)位有相同的功能，高電平有效。（5）計數(shù)器復(fù)位控制 計數(shù)器復(fù)位。正反轉(zhuǎn)期間輸出波形連續(xù)。 （2）調(diào)制波幅值選擇改變調(diào)制波幅值是用來改變輸出電壓，以達到變頻同時變壓的目的。 控制寄存器編程控制寄存器的作用主要是對調(diào)制波頻率(調(diào)速)、調(diào)制波幅值選擇(調(diào)壓)、正反轉(zhuǎn)選擇、輸出禁止位控制等進行控制。(7)看門狗時間常數(shù)設(shè)定。調(diào)制波形選擇是通過波形選擇字WS0、WS1這2位來完成的。 (4)脈沖延遲時間設(shè)定。最小刪除脈寬為： （53）式中：的二進制數(shù)即是最小刪除脈寬設(shè)定字。調(diào)制波頻率決定了電動機的轉(zhuǎn)速，因此應(yīng)先根據(jù)電動機的調(diào)速范圍，計算調(diào)制波頻率范圍。理論上，載波頻率越高越好，但頻率越高損耗會越大，另外，還受開關(guān)管最高頻率的限制，因此要合理設(shè)定。包括載波頻率設(shè)定，調(diào)制波頻率范圍設(shè)定，脈沖延時時間設(shè)定，最小刪除脈寬設(shè)定，調(diào)制波形選擇，幅值控制，看門狗時間常數(shù)設(shè)定等。SA4828的引腳接一個發(fā)光二極管，當(dāng)SA4828的輸出被封鎖時，發(fā)光二極管亮，用于指示封鎖狀態(tài)。 單片機系統(tǒng)圖因8051的復(fù)用總線結(jié)構(gòu)，SA4828的MUX引腳應(yīng)該接高電平或懸空不接。8051是高性能的單片機，因受到引腳數(shù)目的限制，它屬于地址與數(shù)據(jù)復(fù)用的單片機，可以與SA4828直接接口。過流發(fā)生時，R上的壓降大于過流保護動作整定值，比較器LEM324輸出低電平去封鎖IGBT的驅(qū)動電路的輸入信號，即可使橋臂上的所有IGBT處于截止?fàn)顟B(tài)實現(xiàn)過流保護的功能。因SA4828的SET TRIP端為高電平有效,所以應(yīng)加上一個反相器,使其反相后輸出高電平。動作值整定為輸入電壓的85%。運放接成比較器的形式。欠電壓導(dǎo)致逆變器開關(guān)器件驅(qū)動功率不足而燒壞開關(guān)器件。當(dāng)取樣電壓高于設(shè)定值時(異常情況下)，比較器輸出高電平，光耦器件導(dǎo)通，輸出低電平保護信號。 過電壓保護電路它直接對直流側(cè)電壓進行檢測。當(dāng)輸入電壓過低時，雖不會對主回路元件構(gòu)成直接威脅，但太低的輸入電壓很可能使控制回路工作不正常，而使系統(tǒng)紊亂，導(dǎo)致SA4828輸出錯誤的觸發(fā)脈沖，造成主回路直通短路而燒壞IGBT。通用變頻器輸入電源電壓允許波動的范圍一般是額定輸入電壓的士10%。RS：寄存器選擇端。以上引腳都是標(biāo)準(zhǔn)TTL輸出，每一個輸出都有12mA的驅(qū)動能力，可以直接驅(qū)動光耦。VDD：供電電源正端(+5V)。當(dāng)MUX為高電平時，使用地址和數(shù)據(jù)共用的總線，這時，地址/數(shù)據(jù)管腳RS不用；當(dāng)MUX為低電平時，使用地址和數(shù)據(jù)分開的總線，這時，地址鎖存器ALE接低電平，RS引腳要與一條地址線相連，來區(qū)分輸入的字節(jié)是地址（低電平），還是數(shù)據(jù)（高電平），通常先地址后數(shù)據(jù)。SET TRIP：通過該引腳，可以快速關(guān)斷全部SPWM信號輸出，高電平有效。 SPWM波生成芯片特點和引腳功能全數(shù)字控制，兼容Intel等多系列單片機，輸入調(diào)制波頻率范圍0～4kHz，16位調(diào)速分辯率，載波頻率最高可達24kHz，內(nèi)部ROM 固化3種可選波形，最小脈寬和延時時間可調(diào)，可單獨調(diào)整各相輸出以適應(yīng)不平衡負載，具備看門狗定時器功能等。若用單片機直接產(chǎn)生SPWM信號，由于需要通過計算確定正弦脈寬調(diào)制波的寬度，使SPWM信號的頻率及系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)都較慢。第三代絕緣柵雙極型晶體管IGBT的工作頻率可達30KHz，用IGBT作為逆變開關(guān)管，載波頻率可以大幅度提高，從而使正弦脈寬調(diào)制波更接近正弦波。當(dāng)調(diào)制波的幅值大于載波的幅值時，開關(guān)器件導(dǎo)通，當(dāng)調(diào)制波的幅值小于載波的幅值時，開關(guān)器件關(guān)斷。脈寬調(diào)制指的是通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來等效地獲得所需要的波形(含形狀和幅值)。實際工程中目前主要采用的PWM技術(shù)是正弦PWM(SPWM)，這是因為變頻器輸出的電壓或電流波形更接近于正弦波形。脈寬調(diào)制技術(shù)在逆變器中的應(yīng)用，對現(xiàn)代電力電子技術(shù)、現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展起到了極大的促進作用。設(shè)計控制電路如下： 驅(qū)動電路設(shè)計驅(qū)動電路的作用是逆變器中的逆變電路換流器件提供驅(qū)動信號。其中ERA3410是快速恢復(fù)二極管。其中輸入隔離電路由高速光電耦合器組成,可隔離交流2500V的信號。對于1200V的IGBT器件，柵極的電阻值可取相同電流額定值的600V器件阻值的一半。柵極電阻對IGBT的開關(guān)時間有直接的影響。(4)IGBT柵極與發(fā)射極之間是絕緣的，不需要穩(wěn)態(tài)輸入電流，但由于存在柵極輸入電容，所以驅(qū)動電路需要提供動態(tài)驅(qū)動電流。為了縮短器件的關(guān)斷時間，關(guān)斷過程中應(yīng)盡快放掉柵極輸入電容上的電荷。此時，柵極電壓可取為13V。正向柵極驅(qū)動電壓幅值的選取應(yīng)同時考慮在額定運行條件下和一定過載情況下器件不退出飽和的前提，正向柵極電壓越高，則通態(tài)壓降越小，通態(tài)損耗也就越小。為防止柵極過壓，可采用穩(wěn)壓管作保護。(1)隨著柵極正向電壓的增加，通態(tài)壓降減小，通態(tài)壓降隨集電極電流增大而增大，開通損耗隨結(jié)溫升高而增大。并且，隨著IGBT技術(shù)的發(fā)展，其性能不斷得到改善和提高，使得IGBT在大功率開關(guān)電源設(shè)備中的地位越來越重要，如UPS、電焊機、電機驅(qū)動、特種工業(yè)電源等都使用IGBT模塊。眾所周知，構(gòu)成IGBT的MOSFET和BJT各有其優(yōu)缺點。上述分析說明，通過6個開關(guān)的交替工作可以得到一個三相交流電，只要調(diào)節(jié)開關(guān)的通斷速度就可調(diào)節(jié)交流電頻率，當(dāng)然交流電的幅值可通過的大小來調(diào)節(jié)。根據(jù)該規(guī)律可得、 所示。圖33中，～組成了橋式逆變電路，這6個開關(guān)交替地接通、關(guān)斷就可以在輸出端得到一個相位互相差的三相交流電壓。由于開關(guān)～的輪番通斷，從而將直流電壓逆變成了交流電壓。 變頻器主電路設(shè)計的基本工作原理整流電路是把交流電變換為直流電的電路。可是當(dāng)逆變管關(guān)斷時，該電阻又會阻止電容的充電，為了解決這個矛盾，在電阻兩端并聯(lián)二極管（），使電容充電時避開電阻，通過二極管充電。由于開關(guān)管在開通和關(guān)斷時，要受集電極電流和集電極與發(fā)射極間的電壓的沖擊，因此要通過緩沖電路進行緩解。選用逆變開關(guān)管組成三相逆變橋，將直流電逆變成頻率可調(diào)的交流電，逆變管在這里選用IGBT。因此維修時，要等指示燈熄滅后進行。當(dāng)充電到一定程度，使閉合，將限流電阻短路。 電壓型交直交變頻調(diào)速主電路 主電路各部分的設(shè)計選用整流管組成三相整流橋，對三相交流電進行全波整流。3變頻器主電路設(shè)計 主電路的工作原理變頻調(diào)速實際上是向交流異步電動機提供一個頻率可控的電源。電機磁場轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用表示： （27）式中：為三相交流電源頻率，一般是50Hz；為磁極對數(shù)。交流異步電動機是電氣傳動中使用最為廣泛的電動機類型。特別是研究變頻后的電動機機械特性，、就顯得尤其重要。、根據(jù)式（2－3）用求極值的辦法求出，即：由＝0，可得：　　　 　　　　　　　 　 （2－4）　 　 （2－5）電動機正常運行時，需要有一定的過載能力，一般用表示，即＝ （26）普通電動機的＝～，而對某些特殊用電動機，其過負載能力可以更高一些。對應(yīng)這一點的轉(zhuǎn)速＝0（ｓ＝1），電磁轉(zhuǎn)矩稱起動轉(zhuǎn)矩，起動是帶負載的能力一般用起動倍數(shù)來表示，即。異步電動機工作在額定電壓、額定頻率下，由電動機本身固有的參數(shù)所決定的曲線，叫做電動機的自然機械特性。 異步電動機的轉(zhuǎn)矩（1）電磁轉(zhuǎn)矩的表達式 （22）式中 的單位為KW；的單位是；Ｔ的單位是。由于定子、轉(zhuǎn)子回路的頻率、繞組、匝數(shù)不同，故必須進行折算。、轉(zhuǎn)子圖：——定子的相電壓；——定子的相電流； ——定子每相繞組的電阻和漏抗；、分別是轉(zhuǎn)子電路產(chǎn)生的電動勢、電流、漏電抗；——每相定子繞組反電動勢，它是定子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生的。 選用電動機原始參數(shù)在這次設(shè)計中，采用中等容量的電動機，具體數(shù)據(jù)如下：額定功率：；額定電壓：；額定電流：；額定轉(zhuǎn)速：；效 率：；功率因數(shù)：cosφ=；過載系數(shù)：λ=；電壓波動：177。在設(shè)計中采用三相橋逆變，開關(guān)器件選用全控型開關(guān)管IGBT。在本設(shè)計中采用三相不可控整流。 系統(tǒng)原理框圖及各部分簡介本文設(shè)計的交直交變頻器由以下幾部分組成。（2）電壓型變頻器電壓型變頻器的特點是中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件采用大電容器作為儲能環(huán)節(jié)來緩沖無功功率，直流環(huán)節(jié)電壓比較平穩(wěn)，直流環(huán)節(jié)內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱電壓型變頻器。因而多用于低速大功率系統(tǒng)中，如回轉(zhuǎn)窯、軋鋼機等。隨著電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展，靜止式的變頻電源成為了變頻器的主要形式。建立在電機統(tǒng)一理論和機電一體化理論基礎(chǔ)上的各種先進控制方案，通過快速檢測電流實現(xiàn)PWM控制的變頻技術(shù)，通過直接控制轉(zhuǎn)矩來快速控制轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速自調(diào)整技術(shù)，以及具有很強抗干擾能力的變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)等等，都極大地豐富了電機調(diào)速領(lǐng)域的內(nèi)容。 研究的目的與意義隨著交流傳動電動機調(diào)速的理論問題的突破和調(diào)速裝置(主要指變頻器)性能的完善，交流電動機調(diào)速系統(tǒng)的性能差的缺點已經(jīng)得到了克服，目前，交流調(diào)速系統(tǒng)的性能已經(jīng)可以和直流系統(tǒng)相媲美，甚至可以超過直流系統(tǒng)?，F(xiàn)在以太陽能和風(fēng)力為能源的燃料電池以其低廉的價格嶄露頭角，有后來居上之勢。變頻器的制造專門化，可以使變頻器在某一領(lǐng)域的性能更強，如風(fēng)機、水泵用變頻器、電梯專用變頻器、起重機械專用變頻器、張力控制專用變頻器等。我國的變頻器深圳華為電氣(現(xiàn)己經(jīng)改名安圣電氣)、伴靈電氣、成都森蘭、大連普傳科技都是變頻器研究、開發(fā)、生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，擁有雄厚的技術(shù)實力，相信不久的將來可以取代國外品牌，創(chuàng)建我們自己的國產(chǎn)名牌。就變頻技術(shù)而言，目前日本、美國及法國、荷蘭、丹麥等國家可以說是齊頭并進，不分伯仲。它主要包括整流部分、逆變部分、控制部分及保護部分等。它又分為諧振變頻和方波變頻。這個時期的變頻裝置，多為分立元件，它體積大、造價高，大多是為特定的控制對象而研制的，容量普遍偏小，控制方式也很不完善，調(diào)速后電動機的靜、動態(tài)性能還有待提高，特別是低速的性能不理想，因此僅用于紡織、磨床等特定場合。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了變頻調(diào)速技術(shù)，它一出現(xiàn)就以其優(yōu)異的性能逐步取代其它交流電機調(diào)速方式，乃至直流電機調(diào)速，而成為電氣傳動的中樞[1]。但直流機固有的缺點：由于采用直流電源，它的滑環(huán)和碳刷要經(jīng)常拆換，故費時費工，成本高，給人們帶來太大的麻煩?；赟PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計目 錄摘 要 iAbstract ii1緒　論 1　變頻調(diào)速技術(shù)簡介 1 變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 2 變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀 2 變頻器技術(shù)的發(fā)展趨勢 2 研究的目的與意義 3 本次設(shè)計方案簡介 4 變頻器主電路方案的選定 4 系統(tǒng)原理框圖及各部分簡介 5 選用電動機原始參數(shù) 62交流異步電動機變頻調(diào)速原理 7 三相異步電機工作的基本原理 7 異步電機的等效電路 7 異步電動機的轉(zhuǎn)矩 8 異步電動機的機械特性 9 異步電機變頻調(diào)速原理 113變頻器主電路設(shè)計 12 主電路的工作原理 12 主電路各部分的設(shè)計 12 變頻器主電路設(shè)計的基本工作原理 13 主電路參數(shù)計算 16 IGBT及驅(qū)動模塊介紹 17 IGBT簡介及驅(qū)動要求 17 EXB840的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 19 采用EXB840的IGBT驅(qū)動電路 204控制回路設(shè)計 21 驅(qū)動電路設(shè)計 21 SPWM調(diào)制技術(shù)簡介 21 SPWM波生成芯片特點和引腳功能 23 保護電路 24 過、欠壓保護電路設(shè)計 24 過流保護設(shè)計 26 控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 275變頻器軟件設(shè)計 29 流程圖 29 SA4828的編程 29 初始化寄存器編程 29 控制寄存器編程 32 程序設(shè)計 336變頻器用MATLAB/SIMULINK仿真 42 MATLAB/SIMULINK簡介 42 基于SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真 43