基于80c51單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 過(guò)大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使繞組過(guò)熱損壞電機(jī)。確定主電路模塊之后，本課程設(shè)計(jì)將采用 HEF4752 芯片構(gòu)成 SPWM 波形生成電路，實(shí)現(xiàn) PWM 波的調(diào)制。經(jīng)變換器逆變，可將直流電源變成穩(wěn)定的或可變的交流電源。它又分為電壓源型和電流源型兩種，電壓源型采用較大電容量的電容器進(jìn)行濾波，直流電路電壓波形平直，輸出阻抗小，電壓不易變化，相當(dāng)于直流恒壓源，它在當(dāng)前中小功率變頻調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛。 IGBT集成式驅(qū)動(dòng)電路 IGBT的分立式驅(qū)動(dòng)電路中分立元件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，保護(hù)功能比較完善的分立電路就更加復(fù)雜，可靠性和性能都比較差，因此實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)采用集成式驅(qū)動(dòng)電路。調(diào)制頻率的可調(diào)范圍為 0～ 100Hz，且能使逆變器輸出電壓同步調(diào)節(jié)。 L 除起停電路外，還可方便地用于過(guò)流保護(hù)； 5）控制輸入 A、 B、 C 供制造過(guò)程試驗(yàn)用。 sinθ0 時(shí)，該處的脈沖變寬； sinθ0 時(shí)，該處的脈沖變窄。它不受互鎖推遲間隔的影響，也不被控制輸入 L封鎖，其頻率等于逆變輸出頻率 fout，并為 6fout所調(diào)制， VAV 在 fVCT的閉環(huán)控制中非常有用，可用來(lái)改善輸出電壓對(duì)輸出頻率關(guān)系的非線(xiàn)性。 80C51單 片機(jī)控制 HEF4752的 PWM 變頻調(diào) 速系 統(tǒng) 系統(tǒng)的組成 由 80C51 單片機(jī) 控制 HEF4752 的 PWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖所示，整個(gè)系統(tǒng)由速度給定環(huán)節(jié) no，微機(jī)控制系統(tǒng) MC， PWM 調(diào)制信號(hào)生成環(huán)節(jié) PWM，電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié) LT， 測(cè)速環(huán)節(jié)和電壓型逆變器等組成。則脈沖寬度為 采樣點(diǎn)時(shí)刻 t 只與載波比 N 有關(guān)。 2） 調(diào)制波頻率范圍設(shè)定 設(shè)定調(diào)制波頻率范圍的目的是在此范圍進(jìn)行 16位分辨率的細(xì)分，這樣可以提高控制精度。 ② VPD功能：在 Vcc掉電情況下，接備用電源。 圖 4 SPWM 產(chǎn)生電路 驅(qū)動(dòng)電路（有強(qiáng)弱電隔離） HEF4752 輸出的 6 路控制信號(hào)是 TTL 電平的，它們不能 直接驅(qū)動(dòng) IPM 中的6 個(gè) IGBT。 2) 隔離電源 為了驅(qū)動(dòng)主電路逆變橋的三個(gè)上橋臂的 IGBT，必須給每一路提供一個(gè)隔離的 25V 電源而三個(gè)下橋臂可以共用一個(gè)電源。該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由三部分組成：主程序、初始化程序和中斷服務(wù)子程序。 初始化子程序：它實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)處理、刷新處理與下位機(jī)和其它程序主要完成硬件器件工作方式的設(shè)定、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和變量的初始化 等，其流程圖如圖 8 所示。我非常榮幸能夠得到楊老師的指導(dǎo)， 無(wú)論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢(xún)、畢業(yè)課題的開(kāi)題、研究和論文的撰寫(xiě)等環(huán)節(jié)，無(wú)不得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助。 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。在系統(tǒng)正常工作過(guò)程中，不斷更新看門(mén)狗定時(shí)器。采用單片開(kāi)關(guān)電源芯片可大大簡(jiǎn)化電路。 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。 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。 （ 2） PSEN:外 ROM 讀選通信號(hào) （ 3） RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。載波頻率 CARRf 通過(guò)下式： 1251 2 ??? nC L KC A R Rff 求出。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?？勺儽嚷氏禂?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) 。 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)。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。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 ”。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。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(xiàn)性地對(duì) MOSFET輸入電容 Cin充電，則驅(qū)動(dòng)電流為 Igt＝ Cin Ugs/tr，其中可取 tr＝ ， R為輸入回路電阻。 主電路電路圖 主 電路電路圖如圖所示。 C1 為濾波電容。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。 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。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)。但從控制思想上分，可把它們分成四類(lèi)，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。 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?xún)r(jià)比高等突出優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(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(zhuān)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。本文介紹的 GTR SPWM 變頻調(diào)速系統(tǒng) 是以大規(guī)模專(zhuān)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。 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。 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。 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
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