【正文】 時(shí)值反饋、正弦脈寬調(diào)制等技術(shù) , 使單機(jī)容量可達(dá) 100kVA, 以隔離變壓器輸出來(lái)增加整機(jī)穩(wěn)定性 , 具有負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)、輸出波形品質(zhì)好、操作簡(jiǎn)便、體積小、重量輕等特點(diǎn)，具有短路、過流、過載、過熱等保護(hù)功能，以保證電源可靠運(yùn)行。但是，隨著高速度、高精度的多功能處理器及 SPWM專用芯片的發(fā)展，采用微機(jī)控制的數(shù)字化 SPWM技術(shù)己經(jīng)占據(jù)了 PWM逆變器的主導(dǎo)地位。與單極性模式相比，雙極性 SPWM模式控制電路和主電路比較簡(jiǎn)單，然而對(duì)比圖 3_d和圖 4_ b可看出，由于單極性 SPWM模式中沒有類似雙極性SPWM模式中與正負(fù)輸出電壓矩形脈沖相對(duì)應(yīng)的反相窄帶脈沖，因此單極性SPWM模式要比雙極性 SPWM模式輸出電壓中高次諧波分量小很多，這就是單極性模式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。通過控制電路，很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖波的占空比和PWM頻率分別進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)今的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包含多 種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢(shì)是：驅(qū)動(dòng)的交流化，功率變換器的高頻化，控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。 IT產(chǎn)業(yè)及電腦設(shè)備制造商如：傳真機(jī)、影印機(jī)、碎紙機(jī)、印表機(jī)、掃描器、燒錄機(jī)、伺服器、顯示器等產(chǎn)品的測(cè)試電源。而 MITEL公司生產(chǎn)的增強(qiáng)型 SPWM波產(chǎn)生器 SA4828，可與單片機(jī)連接，完成外圍控制功能，使系統(tǒng)智能化。它以 SA4828作為 SPWM信號(hào)發(fā)生器 , 經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路控制 IPM模塊 , 產(chǎn)生三相變頻電源。給出了系統(tǒng)總體構(gòu)成和主電路設(shè)計(jì)，介紹了 SPWM 產(chǎn)生器 SA4828 和工作原理， SA4828 全數(shù)字操作、工作方式靈活、頻率范圍寬、精度高功能強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化設(shè)計(jì)。 inverter。 變頻電源廣泛適用于家電制造業(yè)、電機(jī)、電子制造業(yè)、 IT產(chǎn) 業(yè)、電腦設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室等設(shè)備場(chǎng)所 。具有負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)，輸出波形品質(zhì)好，良好的人機(jī)界面，操作簡(jiǎn)單，體積小，重量輕等特點(diǎn)。即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得過需要的波形（含波形和幅值）。 襄樊學(xué)院 wsb929 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 第 4 頁(yè) 圖 2 典型 SPWM波形 １．單極性 SPWM模式 產(chǎn)生單極性 SPWM模式的基本原理 [3]如圖 3所示。 采用數(shù)字電路 的 SPWM逆變器，可以應(yīng)用軟件為基礎(chǔ)的控制模式。 變頻電源的主要功用是將現(xiàn)有交流電網(wǎng)電源變換成所需頻率的穩(wěn)定的純凈的正弦波電源 [4]。 主要性能參數(shù)： 與 MCS51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 8k字節(jié)可充擦寫 Flash閃速存儲(chǔ)器 1000次擦寫周期 。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。對(duì)端口 P2寫 “1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。此時(shí)，被外部拉低的 P3口 將用上拉電阻輸出電流。 XTAL：接晶振 。本系統(tǒng)取 SA4828的兩相四路SPWM輸出作為控制信號(hào)。其作用是通過半導(dǎo)體功率開關(guān)器件 (如 SCR， GTO， GTR， IGBT和功率 MOSFET模塊等 )的開通和關(guān)斷作用 ,把直流電能變換成交流電能。 Dl為整流橋。 S1～ s4采用 IGBT功率模塊，工作頻率高、功率容量大。在調(diào)制波的頻率、幅值和載波的頻率這 3項(xiàng)參數(shù)中 。這里詳細(xì)介紹 SA4828三相 SPWM波控制芯片的主要特點(diǎn)、原理和編程。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能，采用平均值反饋 PI調(diào)節(jié)。無(wú)需擴(kuò)展可直接用于小功率的變換器中，使電路更加緊湊。 電壓測(cè)量電路如下圖 8： 襄樊學(xué)院 wsb929 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 第 17 頁(yè) 圖 8 電壓測(cè)量電路 電流測(cè)量 采用電流互感器測(cè)量電流有效值。現(xiàn)將待測(cè)正弦波整形成方波，然后用單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)器在方波的兩個(gè)上跳沿期間計(jì)數(shù)，若 計(jì)數(shù)值為 N,技術(shù)周期為 t，則待測(cè)信號(hào)頻率為Ntf 1?。當(dāng)片選信號(hào)變?yōu)榈碗娖胶螅?DATA引腳上的數(shù)據(jù)在 CLK 引腳的上升沿被寫入 HD7279A的緩沖寄存器。 HD7279的 RESET復(fù)位端在一般應(yīng)用情況下，可以直接與正電源連接，在需要較高可靠性的情況下，可以連接一外部的復(fù)位電路，或直接由 MCU（單片機(jī)）控制。然后檢測(cè)是否有按鍵按下，如果有，則按相應(yīng)的按鍵操作進(jìn)行處理，最后，判斷電壓電流測(cè)量時(shí)刻是否到，如果電壓電流測(cè)量時(shí)刻到，則對(duì)其進(jìn)行測(cè)量并顯示。該變頻電源在實(shí)際應(yīng)用 中，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，證明以上措施是非常有效的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我，在此，謹(jǐn)向胡老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意！同時(shí)感謝幫助和指導(dǎo)過我的老師和同學(xué)！最后，衷心的感謝物電系的全體老師對(duì)我四年的栽培！ 。采用硬件和軟件雙重保護(hù)使系統(tǒng)主電路和 IGBT逆變器的工作更加可靠。為防止干擾，采用硬件抗干擾是最基本和最 重要的抗干擾措施。 上電后，所有的顯示均為空，所有顯示位的顯示屬性均為“顯示”及“不閃爍”。應(yīng)用中，無(wú)需用到的鍵盤和數(shù)碼管可以不連接，省去數(shù)碼管或?qū)?shù)碼管設(shè)置消隱屬性均不會(huì)影響鍵盤的使用。 、 顯示電路 顯示電路以 可編程數(shù)碼管鍵盤串行接口芯片 HD7279A 為核心 。電流電壓變換器作測(cè)量用時(shí)與被測(cè)電路隔離，因此對(duì)被測(cè)電路影響很小。 用 IR2110驅(qū)動(dòng) IGBT的驅(qū)動(dòng)電路如下 圖 7： 圖 7 IGBT的驅(qū)動(dòng)電路 電壓、電流、頻率測(cè)量電路 電壓測(cè)量 電壓有效值可采用單片機(jī)真有效值測(cè)量芯片如 AD637進(jìn)行測(cè)量。電壓調(diào)節(jié)時(shí)，用戶通過控制面板的電壓調(diào)節(jié)按鍵改變 PI算法中電壓的給定值，通過 PI調(diào)節(jié)改變輸出電壓。處理器采用 AT89C52單片機(jī)，進(jìn)一步降低了成本． AT89C52單片機(jī)可同時(shí)用匯編語(yǔ)言和 C語(yǔ)言進(jìn)行編程，提高了編程的靈活性 。因此，在每一次調(diào)整時(shí)，都要重新計(jì)算交點(diǎn)的坐標(biāo)。這兩組 開關(guān)輪流導(dǎo)通，負(fù)載中的電流過零時(shí)開關(guān)切換。這里采用常用的電容濾波電路，在整流輸出端并人大電容，整流輸出直流電壓含有很多偶次諧波，頻率越高，電容容抗越小，分流作用越大，諧波被濾除的就越多，輸出電壓的平均值就越大。 控制部分可通 AT89C52 單片機(jī)和 SA4828控制電壓和頻率的改變。外部時(shí)鐘輸入經(jīng)分頻器分成設(shè)定的頻率，并生成三角形載波，三角載被與片內(nèi) ROM中的調(diào)制波形進(jìn)行比較，自動(dòng)生成 SPWM輸出脈沖。 P0： ADC0809的結(jié)果輸入； SA4828的控制字口 。 RST：復(fù)位 輸入。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR指令）時(shí)， P2口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。 P1口： P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL邏輯門電路。 功能特性概述： AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能 ： 8k字節(jié) Flash閃速存儲(chǔ)器， 256字節(jié)內(nèi)部 RAM，32個(gè) I/O口線， 3個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量?jī)蓸O中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。變頻電源十分接近于理想交流電源，因此，先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家越來(lái)越多地將變頻電源用作標(biāo)準(zhǔn)供電電源，以便為用電器提供最優(yōu)良的供電環(huán)境， 便于客觀考核用電器的技術(shù)性能。缺點(diǎn)是需要通過計(jì)算確定 SPWM的脈沖寬度，有一定的系統(tǒng)延時(shí)和響應(yīng)時(shí)間。U RU0U0U0cabπ2 πω tU △ω tω t2 πππ2 π 襄樊學(xué)院 wsb929 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 第 5 頁(yè) U0dπ2 πω t 圖 3 單極性 SPWM模式（單相） ２．雙極性 SPWM模式 雙極性 SPWM控制模式采用的是正負(fù)交變的雙極性三角波 Δ u 與參考波 R u，如圖 4所示，可通過 Δ u 與 R u 的比較直接得到雙極性的 SPWM脈沖，而不需要倒相電路。則等寬脈沖的占空： α = 211tt t? 調(diào)節(jié)占空比 α ，就可以調(diào)節(jié)輸出的平均電壓 ；調(diào)節(jié) PWM波的頻率 1/Tz ，就可以改變電源頻率，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 變頻電源 是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。 電機(jī)、電子業(yè)制造商如：交換式電源供應(yīng)器、變壓器、電子安定器、 AC 風(fēng)扇、不斷電系統(tǒng)、充電器、繼電器、壓縮機(jī)、馬達(dá)、被動(dòng)元件等產(chǎn)品的測(cè)試電源。其控制電路大多采用模擬方法實(shí)現(xiàn)，電路比較復(fù)雜，有溫漂現(xiàn)象，影響精度，限制了系統(tǒng)的性能 ，以 80C196MC 或 TMS320F240 為核心組成的控制電路，能實(shí)現(xiàn)電源的全數(shù)字化控制，但系統(tǒng)較復(fù)雜，軟件工作量大，研制周期長(zhǎng)。 利用專用集成電路 SA 4828 設(shè)計(jì)變頻器 , 可以大大簡(jiǎn)化硬件電路 的設(shè)計(jì)和軟件編程。文中詳細(xì)介紹了采用單片機(jī) AT89C52和 SPWM產(chǎn)生器 SA4828組成系統(tǒng)控制器的軟硬件設(shè)計(jì)。 MCU 目 錄 1 前言 ............................................................................................................................ 1 ............................................................................... 1 ................................................................... 2 2 變頻電源基本原理 ...............................