基于80c51單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(存儲版)
【正文】 過大，嚴(yán)重時會使繞組過熱損壞電機(jī)。確定主電路模塊之后，本課程設(shè)計將采用 HEF4752 芯片構(gòu)成 SPWM 波形生成電路，實現(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)動電路 IGBT的分立式驅(qū)動電路中分立元件多，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，因此實際應(yīng)用中大多數(shù)采用集成式驅(qū)動電路。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，還可方便地用于過流保護(hù)； 5）控制輸入 A、 B、 C 供制造過程試驗用。 sinθ0 時，該處的脈沖變寬； sinθ0 時，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，可用來改善輸出電壓對輸出頻率關(guān)系的非線性。 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)制信號生成環(huán)節(jié) PWM，電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié) LT， 測速環(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)動電路（有強(qiáng)弱電隔離） HEF4752 輸出的 6 路控制信號是 TTL 電平的，它們不能 直接驅(qū)動 IPM 中的6 個 IGBT。 2) 隔離電源 為了驅(qū)動主電路逆變橋的三個上橋臂的 IGBT，必須給每一路提供一個隔離的 25V 電源而三個下橋臂可以共用一個電源。該系統(tǒng)軟件設(shè)計由三部分組成：主程序、初始化程序和中斷服務(wù)子程序。 初始化子程序：它實現(xiàn)鍵盤處理、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)， 無論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢、畢業(yè)課題的開題、研究和論文的撰寫等環(huán)節(jié)，無不得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助。 致謝語 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)正常工作過程中，不斷更新看門狗定時器。采用單片開關(guān)電源芯片可大大簡化電路。 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 100A/600V的 IGBT。 SPWM 波形產(chǎn)生電路設(shè)計說明 SPWM 產(chǎn)生電路設(shè)計 如圖 4 所示。 （ 2） PSEN:外 ROM 讀選通信號 （ 3） RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。載波頻率 CARRf 通過下式： 1251 2 ??? nC L KC A R Rff 求出。圖中 Ts 為三角波的周期，同時也是采樣周 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 。 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 是一個脈沖輸出，其頻率等于 fout，脈寬等于 VCT 時鐘的脈寬，主要為觸發(fā)示波器掃描提供一個穩(wěn)定的參考信號。在驅(qū)動 GTR 逆變器時，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 加以說明。當(dāng) CW 為低電平時，相序為 R、 B、 Y；當(dāng) CW 為高電平時，相序為 R、 Y、 B； 4）輸入 L 用來控制起動 /停止， L 為低電平時 ，在晶體管模式下封鎖 HEF4752所有的脈寬調(diào)制驅(qū)動輸出，但產(chǎn)生輸出信號的內(nèi)部電路仍在繼續(xù) “運(yùn)行 ”。它的驅(qū)動輸出經(jīng)隔離放大后，既可驅(qū)動 GTO逆變器，也可驅(qū)動 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)生三對相位差 120176。假定開通驅(qū)動時，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 在上升時間 tr內(nèi)線性地對 MOSFET輸入電容 Cin充電，則驅(qū)動電流為 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。 在對異步電機(jī)調(diào)速時，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)畸變的信號波，正 弦信號波是一種最通常的調(diào)制信號，但決不是最優(yōu)信號。但從控制思想上分，可把它們分成四類，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 ,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)簡單、運(yùn)行可靠、節(jié)能效果顯著、性價比高等突出優(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，專用系列和改型系列變頻調(diào)速電動機(jī)產(chǎn)品不論現(xiàn)在和將來，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信號經(jīng)隔離、放大后，驅(qū)動由 GTR 構(gòu)成的三相橋式逆變器，使之輸出三相 SPWM 的波形，實現(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重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈
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