【正文】 余積卿： 基于單片機的感應(yīng)電動機 PWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 22 參考文獻 [1] 王曉明 .電動機的單片機控制 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx. [2] [3] 張毅剛，彭喜元 .MCS52單片機應(yīng)用設(shè)計 .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)出版社 ,20xx. [4] 張燕賓 .變頻調(diào)速應(yīng)用實踐 .機械工業(yè)出版社， 20xx. [5] 王兆安，劉進軍 .電力電子技術(shù) .機械工業(yè)出版社， 20xx. [6] 徐躍志 .基于 SA4828的變頻器設(shè)計 [J].電氣傳動， 20xx. [7] 李金金 . 基于 PLC 控制的變頻調(diào)速在礦井提升機中的應(yīng)用 [D].太原理工大學(xué)：太原， 20xx:140. [8] [9] 沈安俊 .電氣自動控制，北京：機械工業(yè)出版社， 1984. [10] 何熙文等 .Intel 8XC196MC/MD 高檔單片機原理及實用設(shè)計 .大連 :大連理工大學(xué)出版社 ， 1995. [11] 金新民，關(guān)于異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的方針方法，北方交通大學(xué) ,1996. [12] 吳守簇，電氣傳動的脈寬調(diào)制控制技術(shù)，機械工業(yè)出版社 ,1999. [13] 韓志軍 . 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 入門向?qū)c設(shè)計實例 . 機械工業(yè)出版社 . [14] 王兆安 黃?。娏﹄娮蛹夹g(shù)（第 4版）．機械工業(yè)出版社， 20xx. [15] 劉樹林，劉健 . 開關(guān)變換器分析與設(shè)計 .北京：機械工業(yè)出版社， 20xx. [16] 張明達 .電力拖動自動控制系統(tǒng) [M].冶金工業(yè)出版社 ,1983. [17] 周祖得、陳幼平 . 《機電一體化控制技術(shù)與系統(tǒng)》 .華中科技大學(xué)出版社 .20xx. 致謝 這次的畢業(yè)設(shè)計可以順利完成，首先需要感謝我的導(dǎo)師對我一直以來的支持和知道，在設(shè)計中自己遇到好多的問題，都是導(dǎo)師認真幫我分析和解決，同時，我的同學(xué)和室友也華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 23 給了我極大的幫助，有些問題我都是積極向他們請教，不僅在學(xué)習(xí)上對我有幫助， 在我的生活也有了很大的幫助，還有那些一直給與我們精神幫助的同學(xué)，謝謝你們。 余積卿： 基于單片機的感應(yīng)電動機 PWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 18 故障保護中斷子程序：系統(tǒng)工作過程難免會出現(xiàn)故障，比如過壓、過流、欠壓、開關(guān)管損壞等等，對于這些緊急的問題我們采用中斷系統(tǒng)進行立即處理。集成電路 IPM 一般都帶有保護電路，可以實現(xiàn)欠壓、過流、過熱、短路等的保護。故驅(qū)動電路的任務(wù)有：電平轉(zhuǎn)換及隔離。 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 CA RR YPDT fP D Tt ??? 512127 （ 34） 式中： PDT 值對應(yīng)二進制數(shù)即為脈沖取消時間設(shè)定字。載波頻率CARRf 通過下式 125 1 2 ??? nC L KC A R Rff （ 31） 求出。數(shù)組包含 8 八個寄 存器 R0 保存 ~ R5 和 R1 R15。它能夠和大多數(shù)的單片機相連，也可獨立使用。 具有 可編程 的 串行通道 壽命：循環(huán) 1000 寫 /擦 再來分析三相橋式逆變電路的運行波形。 電壓型逆變電路 在直流側(cè)電壓型逆變電路和一個大電容 ,功能類似于電壓源 ,直流電壓脈動小、直流低阻抗電路性能特征。 我們可以也采用上位機做界面控制 ，獲得更加直觀，有效的顯示、控制方式。負反饋和正反饋方面結(jié)束與一個類似的意思。 雙極性 PWM控制方式 在 ur 的半個周期內(nèi)，三角載波有正也有負，所得到的的 PWM 波也有正有負，而且輸出 PWM 波只有177。 PWM 控制技術(shù) 的 控制 方式 簡單， 且具有 動態(tài)響應(yīng)好和靈活的優(yōu)點 ，故是 電力電子技術(shù) 中 應(yīng)用最廣泛的 一種 控制方 法 ，也是 大家 研究的熱點 ,包括單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制 。 平 波 逆 變控 制整 流 圖 21 變頻器結(jié)構(gòu)簡圖 變頻器調(diào)速控制方式 變頻調(diào)速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調(diào)速的目的。一旦設(shè)備不符合要求，常常做的方法是改變控制策略，但是主電路的硬件設(shè)施和接線結(jié)構(gòu) 一般 是 不需要 修改的 ， 也就是說，我們 只須對 下載在單片機內(nèi)部的 程序 進行 修改即可， 于是 在 設(shè)備 系統(tǒng)的調(diào)試 器件和升級器件 ， 不需要改變設(shè)備，也可以 不斷測試 系統(tǒng)的 參數(shù)，選擇 功能更好，性能 最優(yōu) 的方案 ， 因此，操作十分的 方便。 傳統(tǒng)的 模擬電路 如果 要實現(xiàn) 某個 邏輯控制 ，學(xué)過 模電的讀者都會知道 需要很多電子 元 器件， 眾多的電子元器件會導(dǎo)致實際電路 更復(fù)雜 ，設(shè)備裝置體積龐大，而且可靠性能不高，容易故障。自動控制領(lǐng)域的理論 知識對于變頻調(diào)速有著很大的影響力，因為變頻調(diào)速中的轉(zhuǎn)矩控制，矢量控制，迷糊控制，重復(fù)控制，磁通控制等等新的控制理論是變頻調(diào)速性能好壞的一個決定因素；而微處理器的發(fā)展為控制提供了更大的方便，例如控制器的位數(shù)的提升，還有一些專用高速處理芯片 DSP、 FPGA 等的發(fā)展，為變頻調(diào)速的更好精度、更加多功能和全自動化實現(xiàn)提供了越來越多的可能 [2,6,7]。在小功率交流變頻調(diào)速技術(shù) ,日本的富士山是轉(zhuǎn)換器獨立的最大容量 700 千伏安。對比這兩種變頻器，間接變頻器因為中間過程較多，所以控制復(fù)雜點，而且多級的效率疊加使得中的效率不高，但是這種方式的變頻范圍可以加大；對于直接變頻器因為采用直接變換，所以可以得到高的工作效率，也不容易出問題，但是頻率可調(diào)節(jié)的范圍就減小了，這種方法大多在容量大頻率低的場合。在工業(yè)應(yīng)用中，一般偏向廉價性能，故這里采用單片機作為控制單元。為了實現(xiàn)變頻調(diào)速，還必須研究交流電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并對此進行坐標變換。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔。 畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)設(shè)計（論文）作者完全了解學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交設(shè)計（論文）的復(fù)印件和電子版，允許設(shè)計（論文）被查閱和借閱。交流調(diào)速系統(tǒng)中 的 交流電機、逆變器和供電電源是 主電路 系統(tǒng)中不可缺少的部分 ； 然后控制系統(tǒng)的核心是整個控制電路部分，這里面的核心又是智能控制芯片， 這里我們使用的是 52 系列的單片機 AT89S52，還包含了脈沖發(fā)生電路 SA4828 智能芯片 電路，同時包 括一些較少的外圍硬件設(shè)備，因為采用了單片機作為控制核心，所以整個電路的硬件設(shè)計簡潔，對于脈沖輸出和反饋控制等方式也靈活，只需要改變程序就可以了，本設(shè)計的電機對象是一個感應(yīng)電機，我們主要完成該電機的調(diào)速。 變頻器簡介 在工業(yè)生產(chǎn)上對變頻調(diào)速要較多的要求，其中重要的因素主要有響應(yīng)的快慢、系統(tǒng)是否穩(wěn)定、動態(tài)特性是否好。 變頻器M整流器逆波器逆變器M交流 交流 交流 直流 交流 (a) 交 交變頻器 （ b）交 直 交變頻器 圖 11 變頻器的兩大類 余積卿： 基于單片機的感應(yīng)電動機 PWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 2 國內(nèi)外變頻技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展概況 作為發(fā)展中國家的我國，在自主研發(fā)能力上與發(fā)達國家還有很大的差距，到現(xiàn)在為止，在變頻調(diào)速的研發(fā)上我國的技術(shù)水平相當與發(fā)達國家?guī)资昵?。在二級電力變頻調(diào)速技術(shù) ,西門子 Simovert 產(chǎn)生了電流型晶閘管變頻調(diào)速裝置容量10 2600 kva,Simovert PGTO PWM 變頻調(diào)速裝置可用于 100 900 kva 能力 ,現(xiàn)在意識到智能控制系統(tǒng) ,用于泵傳動 ,電動機車 ,粉絲 ,等大型電力設(shè)備 ——交流變頻調(diào)速技術(shù) ,法國的阿爾斯通已經(jīng)可以完成單機容量 30000 千瓦的電力傳動裝置用于船舶推進系統(tǒng)。 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 課題研究的意義 在工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域上廣泛采用交流異步電機，因為該電機構(gòu)造簡單，檢修方便，但是隨著現(xiàn)在工農(nóng)業(yè)的不斷改進，需要電機完成更多的功能，好多的領(lǐng)域都需要電機可 以根據(jù)不同的負載等情況自動調(diào)節(jié)運行的轉(zhuǎn)矩和速度等等。 采用 數(shù)字單片機 微處理器 實現(xiàn)某個 邏輯控制 ， 我們只需要通過 軟件 寫一個行代碼即可 實現(xiàn)。 在 工業(yè) 應(yīng) 用 中的 計算機 一 般采用的是 PC 機，當采用多核處理器時，該計算機具有 運行速度 很快，能夠?qū)崿F(xiàn)在線實時控制 ， 同時，還 可以很方便的 進行 軟件測試 。 psf /)1(60n ?? （ ） 變頻器的控制方式有下面兩大類： V/F 變頻器 （ 1）市場上常用的 V/F 變頻器采用的是開環(huán)的控制方式。 因為 當今科技的發(fā)展已經(jīng) 擺脫 了學(xué)科間的界限， 加上 現(xiàn)代控制理論 的方法 或無諧振波開關(guān)技術(shù)將 能 成為 PWM 控制技術(shù)主要的發(fā)展方向之一。 Ud 兩種電平。干涉效應(yīng) ,當控制對 象 ,實際狀態(tài)與期望狀態(tài)的偏差 ,控制主體根據(jù)偏差的大小輸出將新的指令 ,減少偏差 ,消除干擾的影響。感應(yīng)電機通過保護電路實現(xiàn)對 IGBT 的過流和過壓等保護，而通過檢測回路可以實現(xiàn)閉環(huán)控制，對電機的轉(zhuǎn)速等實現(xiàn)快速穩(wěn)定控制。這里主要描述了 電壓型逆變電路的基本結(jié)構(gòu) ,并分析其工作原理。 對 A 相輸出而言， 在橋臂 l導(dǎo)通時，dAO UU 21? 在橋臂 4 導(dǎo)通時， dA UU 210 ?? 因此， 0AU 的工作波形為幅值dU21的矩形波。 程序存儲 時間： 10 年 掉電模式和低功耗的閑置 管腳說明 P0 口 :～ P0 口 8 位雙向口線（在引腳的 32～ 39 號端子），是 8 位漏極開路的三態(tài)雙向 I/O 端口，如果使用外部的存儲器，那么這個口既可以作為地址總線由可以作為數(shù)據(jù)總線，可以驅(qū)動 8 個 LS 型 TTL 負載。它的主要特點是：兼容 Motorola 和 Intel 系列的單片機；全數(shù)字化控制；最高載波頻率可為 24kHz；調(diào)制波的頻率范圍是 0～ 4kHz； 8 位調(diào)壓分辨率； 16 位調(diào)速分辨率；內(nèi)部 ROM 含有 3 種自由選擇波形；可控制電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；帶有看門狗定時器；可刪除最小脈寬和設(shè)定死區(qū)時間；可獨立設(shè)置各相的電壓 幅值來適