【正文】 圖529 特定諧波消除法的實現(xiàn)框圖最小紋波電流PWM特定諧波消除PWM法的一個明顯缺點是當(dāng)較低次的諧波被消除時，與其相鄰的下一個較高次的諧波卻被增值了，如圖527所示。例如，給定50%的基波電壓（=），可得到數(shù)值為=176。圖525給出了在每一個載波周期T分別對應(yīng)于+i和i的伏秒面 圖524 半橋逆變器死區(qū)效應(yīng)的波形積（Vt）損失和增加的積累效應(yīng)對基波電壓波形的影響。P的數(shù)值總是保持為三的倍數(shù)，這是因為對無中線連接的負(fù)載，三的倍數(shù)次諧波是不需要考慮的。圖中在正半周期中間附近脈沖向下的凹口不見了，從而給出了一個具有較高的基波成分的準(zhǔn)方波輸出。式中，M和N均為整數(shù)；M+N為一個奇整數(shù)。正弦PWM技術(shù)在實際的工業(yè)變流器的應(yīng)用中非常普及。同時，對于異步電機軟起動器還有許多值得研究的地方，如采用其他系列的單片機及各種新型器件是否能夠更好的實現(xiàn)我們的預(yù)期性能指標(biāo)等方面，還有待于我們在日后的工作和學(xué)習(xí)中完成。因此，在應(yīng)用程序的各個分支上，要按時“喂狗”，即將看門狗的計數(shù)器清零，不讓它發(fā)生溢出，這樣就可以保證，只要應(yīng)用系統(tǒng)是按照程序設(shè)計的路徑走，看門狗就不會強行復(fù)位系統(tǒng)。采用良好的屏蔽線與正確的接地，高頻濾波等方法加以解決。硬件抗干擾處理得當(dāng)，可以將大多數(shù)干擾拒之門外，對余下少數(shù)竄入微機系統(tǒng)的干擾，用軟件的方法加以消除。實現(xiàn)電動機的起?？刂芼）T2中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)電動機的起?？刂啤⑦^載保護、故障閉鎖的復(fù)位等任務(wù)。這部分作為起動參數(shù)設(shè)定、運行監(jiān)控及故障等顯示，并按動態(tài)方式定時刷新各個顯示位。比例調(diào)節(jié)器由電阻、和運放LM324（）組成。9V；輸入同步電壓有效值：≤(1/2√2)VDD；輸入控制信號電壓范圍：0～VDD；輸出脈沖電流最大值：20mA；鋸齒波電容取值范圍：～；脈寬電容取值范圍：3300pF～；移相范圍：0～177176。應(yīng)用中，均接脈沖功率放大環(huán)節(jié)的輸入或脈沖變壓器所驅(qū)動開關(guān)管的控制極。4）低電源電流：典型值是8mA。在故障發(fā)生并封鎖了觸發(fā)脈沖后，程序?qū)⒉粩鄼z測PA1位的狀態(tài)，當(dāng)該狀態(tài)為顯示故障已經(jīng)解除時，閉鎖解除，撤銷封鎖信號，使系統(tǒng)復(fù)位。具有如下特點：1) AVR RISC 結(jié)構(gòu)AVR采用高性能、低功耗的RISC結(jié)構(gòu)；118條指令構(gòu)成的精簡指令集，大多數(shù)為單指令周期；32個8位通用寄存器；工作在8MHz時具有8MIPS的性能。常用的停車方式有：自由停車、軟停車、快速制動等方式。由于電動機反電動勢正比于電動機轉(zhuǎn)速，它將隨電動機轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)增加而線性增加，因此斜坡電壓起動方式能很好地適應(yīng)這種變化。在晶閘管交流調(diào)壓系統(tǒng)中，晶閘管可以采用負(fù)載電流波形過零而自關(guān)斷的換流方式（阻性負(fù)載和感性負(fù)載均如此），不需要附加額外的換流電路，所以其主要優(yōu)點是電路簡單，調(diào)壓裝置體積小，價格低廉，使用和維修方便。起動電壓較低時，起動轉(zhuǎn)矩較小，電流也較小，如果電壓較高，則起動轉(zhuǎn)矩較大，同時沖擊電流也很大。近年來，隨著技術(shù)的相互滲透發(fā)展，國內(nèi)外軟起動器產(chǎn)品在控制原理技術(shù)及主要回路設(shè)計上已經(jīng)都日趨成熟了，差距也在不斷拉近。除用于起動外，還可實現(xiàn)軟停車控制。如在西方、日本等國家，就廣泛采用變頻器于起動控制。若電網(wǎng)容量不夠大，則電動機的起動電流可能使電網(wǎng)電壓顯著下降，影響接在同一電網(wǎng)上的其它電動機和電氣設(shè)備的正常工作.為了解決這個問題（直接起動問題），人們采用了各種降壓起動技術(shù)，比較傳統(tǒng)和應(yīng)用較普遍的有自耦變壓器降壓起動、串電抗起動和Y－△轉(zhuǎn)換、延邊三角形起動、電阻調(diào)節(jié)等等。電動機的控制主要包括電機的起動、調(diào)速和制動。按國家標(biāo)準(zhǔn)GB75565規(guī)定，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低15％時，仍有，不會導(dǎo)致接在同一電網(wǎng)上的其它感應(yīng)電動機的停轉(zhuǎn)。目前有兩種電動機起動新方式：變頻器和軟起動器。由于軟起動裝置使電機能按預(yù)先設(shè)定的起動方式和參數(shù)進行平滑加速起動，既能滿足不同用戶的起動需要，又能大大降低機械振動沖擊，可延長電機及傳動系統(tǒng)的使用壽命。已推出JKR、NJRSTR、JKB型軟起動器和JQ、JQZ型固態(tài)節(jié)能軟起動器等產(chǎn)品。基于等效電路的數(shù)學(xué)模型如下圖11所示: 圖11 異步電動機的簡化等效電路 The equivalent circuit of asynchronous motor圖21中各符號意義: 為無窮大電網(wǎng)相電壓有效值，、分別為勵磁電流和勵磁電抗，、分別是定子的電阻和漏抗，、分別為電動機轉(zhuǎn)子電阻和漏抗的折算值，為轉(zhuǎn)差率。此外，由于異步電機是感性負(fù)載，從電力電子學(xué)相關(guān)知識中可以知道，在晶閘管交流調(diào)壓電路帶感性負(fù)載時，只有當(dāng)移相角于感性負(fù)載的功率因數(shù)時，才會起到調(diào)壓作用。 常用的電動機起動方式為了適應(yīng)各種運行工況和負(fù)載性質(zhì)的要求，電動機應(yīng)具有不同的起動方式。在這種起動方式下，控制系統(tǒng)給定一個恒定的觸發(fā)脈沖角，使電動機在一個給定電壓(20%～90%可選)下起動。本設(shè)計采用跨越運行模式2 硬件設(shè)計 總體硬件框圖軟起動器的控制系統(tǒng)由兩個部分組成，一個是單片機及其外圍電路組成的微機控制系統(tǒng)，另一個是信號處理電路。其引進圖如下：圖22 AT90S8535引腳圖 The pin of AT90S8535 由于AT90S8535芯片的片內(nèi)資源豐富，由他組成的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)十分簡單，軟起動器的CPU部分如圖23所示。2）兩個驅(qū)動器及兩個接收器。應(yīng)用中，分別接經(jīng)輸入濾波后的同步電壓，同步電壓的峰值應(yīng)不超過TC787/TC788的工作電源電壓VDD。雙電源工作時，引腳3(VSS)接負(fù)電源，其允許施加的電壓幅值為4～9V，引腳17(VDD)接正電源，允許施加的電壓為+4～+9V。其中通道的電路如圖26所示。接口端子CON則是通用的9針RS232物理接口。12ms將完成6個位的循環(huán)顯示。第三部分是微機系統(tǒng)內(nèi)部，即處理器CPU，由于CPU是低電壓供電，容易被干擾竄入，使總線上的數(shù)字信號混亂，引發(fā)一系列后果。當(dāng)濾波電路處于高電壓工作時，則宜采用小電容和允許的最大電感構(gòu)成濾波網(wǎng)絡(luò)。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，由于干擾的因素，常常會出現(xiàn)程序“跑飛”或“死機”現(xiàn)象，使系統(tǒng)不能正常工作。 6 總結(jié)大功率感應(yīng)電動機由于轉(zhuǎn)動慣量大，即使在空載起動時，其時間也較長，因此如果直接起動的話，其起動電流往往很高，會對電網(wǎng)產(chǎn)生電流沖擊，影響電網(wǎng)其他設(shè)備的正常運行；或因為起動電流超過電網(wǎng)過電流保護整定值而動作，造成電動機無法啟動運行等現(xiàn)象，為此，大功率感應(yīng)電動機一般需要采取一定的起動措施，如：Y/Δ起動、自耦變壓器減壓起動、定子串電抗器減壓起動、電子軟啟動等方式，在眾多的起動方式中，電子軟啟動作為一種利用電力電子技術(shù)實現(xiàn)的減壓起動方式，由于具有起動方式靈活、起動功能完善、參數(shù)易于調(diào)整、并能利用微機控制系統(tǒng)對起動過程進行控制、監(jiān)視和保護等，因此利用電子軟啟動器控制大電動機的起動過程已經(jīng)成為當(dāng)今的主流方式。1） 正弦PWM（SPWM）；2） 特定諧波消除PWM（SHEPWM）；3） 最小紋波電流PWM；4） 空間矢量PWM（SVW）；5） 隨機PWM；6） 滯環(huán)電流控制PWM；7） 瞬時電流控制正弦PWM；8） Delta調(diào)制PWM；9） Sigma Delta調(diào)制PWM通常PWM技術(shù)可以按電壓控制或電流控制來分類，或按前饋方式或反饋方式來分類，也可以按基于斬波或不基于斬波來分類。當(dāng)m=0時，是一個頻率與載波頻率相同，脈沖和凹口寬度上下對稱的方波。當(dāng)這個最小脈寬的凹口和脈沖消失時，負(fù)載電流會有一個瞬態(tài)跳變。隨著數(shù)值的下降，這個問題會變得越發(fā)的嚴(yán)重。下面再考慮電流i的極性為負(fù)時的情況。通過求解出這k個角度，可以使基波電壓得到控制并且消除k1個頻率的特定諧波。例如，k=360，則可以產(chǎn)生分辨率為1的波形。因此紋波電流有效值可以表示如下： （551）式中，…為諧波電流有效值；L為電機每相的等效漏感，,…為諧波電流的峰值；n為諧波次數(shù)；為n次諧波電壓峰值；為基波頻率。從圖527還可以看到由于低次諧波的消除，較低次的其他特定諧波（如11次和13次）被顯著的增加了，但由于這些特定諧波的頻率比基波頻率高出很多，因此他們的影響不大。把由Vt構(gòu)成的這些面積累加起來并在基波頻率的半周期內(nèi)加以平均可得出方波偏移電壓V為 （536）式中，P=，f為基波頻率，圖525中最上端的波形給出了V波對理想波的影響。523 載波頻率f/f的關(guān)系 由于死區(qū)（或封鎖）效應(yīng)，實際的PWM逆變器的相電壓（）波形會在某種程度上偏離519所示的理想波形。在這種情況下，輸出基波相電壓峰值達(dá)到4（）/，即達(dá)到100%的輸出，如圖522所示。隨著載波比的P的增大，逆變器輸出線電流諧波將通過電機的漏電感得到更好的濾波，并接近于正弦波。圖中頻率為的等腰三角載波與頻率f的正弦調(diào)制波相比較，兩者的焦點確定了電力電子器件的開關(guān)時刻。導(dǎo)師親切的態(tài)度和淵博的知識給予了我許多的啟發(fā)導(dǎo)師嚴(yán)肅的治學(xué)態(tài)度、追求新知和不斷進取的精神也是我今后學(xué)習(xí)和工作的榜樣，在此表示我最衷心的謝意！同時非常感謝姜玉東老師，在做論文的過程中得到姜老師的指導(dǎo)和熱情幫助，在此表示感謝！衷心向幾年來辛勤培養(yǎng)我的遼寧工程技術(shù)大學(xué)的老師們致以崇高的敬意和深深的謝意！同時感謝父母和親人們對我的培養(yǎng)與大力支持，這是我能夠完成學(xué)業(yè)的前提和保障。保存的方法主要有兩種:通過傳送指令將要保護的數(shù)據(jù)放到一個保護區(qū)里:或者通過PUSH，PSHD指令將要保護的數(shù)據(jù)壓入到硬件堆棧(此時，中斷或子程序的嵌套將少于8級)。光藕的主要優(yōu)點是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，從而使過程通道上的信噪比大大提高。電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻引起了電源的噪聲干擾。供電線路是電網(wǎng)中各種浪涌電壓入侵的主要途徑。其中發(fā)光二極管用作動作指示，當(dāng)單片機發(fā)出高電平的驅(qū)動信號時，晶體管V1或V2導(dǎo)通，從而驅(qū)動繼電器或吸合動作，利用其觸點控制主電路合閘，同時發(fā)光二極管或也會隨之亮；當(dāng)單片機發(fā)出低電平的閉鎖信號，或則會隨之滅，或繼電器釋放，利用其觸點信號控制主電路接觸器分閘。該窗口比較器由電阻～，可調(diào)電阻POT2和運放LM324（U3C、U3D）組成，其中電阻～和可調(diào)電阻POT2是、三個電流測量通道的窗口比較器共用的。電源電壓測量電路如圖26所示。(b）引腳5()：輸出脈沖禁止端。7）ESD保護大于MILSTD883標(biāo)準(zhǔn)的2000Va)封裝引腳圖b)典型電路圖24 MAX232的封裝引腳和典型工作電路圖 Package pin and typical circuit of MAX232TC787是采用獨有的先進IC工藝技術(shù)，并參照國外最新集成移相觸發(fā)集成電路而設(shè)計的單片集成電路。RXD(PD0)引腳和TXD(PD1)引腳作為串行通信用。3）外圍器件特點兩個可預(yù)分頻的8位定時/計數(shù)器（T/C0、T/C2）,其中T/C2具有輸出比較和PWM功能；一個可預(yù)分頻16位定時/計數(shù)器（T/C1），T/C1具有輸入捕獲、輸出比較和PWM功能，片內(nèi)模擬比較器；可編程的看門狗定時器；8通道10位ADC。這種停車方式在泵類場合時可以防止水錘效應(yīng)發(fā)生，在傳輸帶負(fù)載時，可以防止傳輸帶上物件發(fā)生倒落事故；快速制動停車方式常用于一些需要緊急停車或快速停車的場合，其制動方式有能耗制動，反接制動等。為了限制起動電流的繼續(xù)增大，可以采用限流起動方式。在此電路中因為沒有中線，所以在工作時若要負(fù)載電流流通，至少要有兩相構(gòu)成通路。③晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。(2)提高起動轉(zhuǎn)矩的方法——離散頻率控制法。表1各種起動方式基本性能對比表 The basic properties of a variety of startup mode parison table起動方式電氣性能全壓起動星角起動電阻調(diào)節(jié)自耦變壓器軟起動堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩~~~~~起動電流4~8~~6~4~6需要的接線端子數(shù)3個最小6個3個3個3個 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀電力電子軟起動的出現(xiàn)是隨著晶閘管的出現(xiàn)而發(fā)展起來的，最早采用晶閘管三相交流調(diào)壓電路對電動機的軟起動應(yīng)用是在1970年由英國人發(fā)明的，由于采用這種方法可以獲得很好的起動性能，所以曾引起人們廣泛的注意。軟起動器是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置。（1）它們通常是靠接觸器來切換電壓達(dá)到降壓目的，所以無法從根本上解決起動瞬時電流尖峰的沖擊；（2）起動轉(zhuǎn)矩不可調(diào)，起動中存在二次沖擊電流，對負(fù)載產(chǎn)生沖擊轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降太低時，可能造成電動機堵轉(zhuǎn)；（3）起動過程中，由于接觸器是帶載切換，因而容易造成接觸器觸點拉弧損壞。評定電動機的起動性能主要有兩個指標(biāo)：起動電流倍數(shù)和起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。傳統(tǒng)的直接起動是用閘刀開關(guān)或接觸器把電動機的定子繞組直接接到額定電壓的電網(wǎng)上。近三十多年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力半導(dǎo)體開關(guān)使無電弧開關(guān)和電流連續(xù)的調(diào)節(jié)成為可能。圖1晶閘管三相交流調(diào)壓電路 3Phase AC adjusting voltage circuit of SCR這種軟起動控制器具有以下特點和優(yōu)越性：（1）提高公用電網(wǎng)質(zhì)量。如將原變頻調(diào)速中的矢量控制和磁場定向控制引入，創(chuàng)立軟起動技術(shù)的轉(zhuǎn)矩控制。為此，軟起動器必須能對電網(wǎng)、電動機、負(fù)載作至少是離線的辨識，能通過經(jīng)驗的積累，辨識它們的數(shù)學(xué)模型，包括電網(wǎng)、電動機的基本參數(shù)。而為了實現(xiàn)軟起動的功能，達(dá)到加載在電機定子輸入端的電壓緩慢的上升的目的，就必然要求導(dǎo)通和切斷的周期數(shù)較多，就使得晶閘管的工作頻率較低，斷流時間間隔較長；由于晶閘管不能自關(guān)斷，如果采用斬波技術(shù)時，還需要附加斬波電路或用自關(guān)斷器件來替代晶閘管，這樣就帶來裝置的復(fù)雜性以及價格上升等問題，因此在異步電機調(diào)壓控制中，晶閘管電路