【文章內(nèi)容簡介】 的結(jié)構設計，參數(shù)計算。 用單片機控制的電機交流調(diào)速系統(tǒng)設計 調(diào)速系統(tǒng) 總體方案設計 轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比的調(diào)速系統(tǒng)，雖然結(jié)構簡單，異步電動機在不同頻率小都能獲得較硬的機械特性但不能保證必要的調(diào)速精度，而且在動態(tài)過程中由于不能保持所需的轉(zhuǎn)速，動態(tài)性能也很差，它只能用于對調(diào)速系統(tǒng)的靜，動態(tài)性能要求不高的場合。如果異步電動機能象直流電動機一樣，用控制電樞電流的方法來控制轉(zhuǎn)矩，那么就可能得到和直流電動機一樣的較為理想的靜，動態(tài)特 10 性。轉(zhuǎn)差頻率控制是一種解決異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩控制問題的方法，采用這種控制方案的調(diào)速系統(tǒng)，可以獲得與直流電動機 恒磁通調(diào)速系統(tǒng)相似的性能。調(diào)速系統(tǒng)總體結(jié)構圖見圖 22 所示。 圖 22 調(diào)速系統(tǒng)總體結(jié)構圖 如圖 22 所示，系統(tǒng)主電路由二極管整流電路、 SPWM 逆變器和中間直流電路等組成，都是電壓源型的，采用大電容 C1 濾波，同時兼具無功功率交換大的作用。為了避免大電容在合上電源開關后通電的瞬間產(chǎn)生過大的充電電流，在整流器和濾波電容間的直流回路上串入電抗，剛通上電源時，由 L1 限制充電電流，然后經(jīng)過一段時間延時， L 失去限流作用，使電路正常供電。 元器件的選用 1. 8255 的資料 8255 是可編程的并行 I/O 接口芯片，它具有 3 個 8 位的并行 I/O 口，三種工作方式，可通過編程改變其功能，因而使用方便，通用性強，可作為單片機與多種外圍設備連接時的中間接口電路。 8255 的引腳圖如圖 23 所示。由圖可知， 8255 共有 40 個引腳，各引腳功能如下： 11 圖 23 8255 引腳圖 2. ADC0809 的資料 ADC0809 是一種逐次逼近式 8 路模擬輸入， 8 位數(shù)字量輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換器。其引腳如圖 24 所示。 由引腳可見， ADC0809 共有 28 個引腳，采用雙插直列示封裝 圖 24 ADC0809 引腳圖 3. SA8282 的資料 SA8282 是 MITEL 公司推出的一種用于三相 SPWM 波發(fā)生和控制的集成電路，它與微處理器接口方便，內(nèi)置波形 ROM 及相應的控制邏輯，設置完成后 12 可以獨立產(chǎn)生三相 PWM 波形，只有當輸出頻率或幅值等需要改變時才需微處理器的干預，微處理器只用很少的時間控制它，因而有能力進行整個系統(tǒng)的檢測、保護和控制等?；?SA8282 和 89C51 的變頻器具有電路簡單、功能齊全、性能價格比高、可靠性好等優(yōu)點。 圖 25 SA8282 的引腳排列圖 4. AT89C51 的資料 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可 擦除 只讀存儲器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory） 的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱 單片機 。 AT89C2051 是一種帶 2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機 的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C51 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖 26 所示 13 圖 26 AT89C51 的管腳排列圖 系統(tǒng)主回路的設計以及參數(shù)計算 1. 主回路的結(jié)構 系統(tǒng)主回路是交 — 直 — 交電壓 型變頻電路，其圖 27 如下所示： 圖27 系統(tǒng)主回路電路圖 整流采用三相橋式不可控整流器 ， L、 C C2 組成濾波電路 ， Rb 用來吸收制動能量。整流逆變電路采用的是 GRT 三相橋式 PWM 逆變器。 2. 參數(shù)計算和元件選擇 14 （ 1） 大功率開關管 SPWM 正弦脈寬調(diào)制方法的直流利用率為 ，即 ?dUU 。為了使逆變器輸出 380V 的線電壓，要求直流側(cè)的電源電壓：VVU d 3 88 6 8 0 ?? , 考慮到大功率的晶體管的管壓降等，取 VUd 450? ，則大功率晶體管的參數(shù)為 ? ? ? ? VUU dBRC B O 1 3 5 0~9 0 03~2 ?? , ? ? ? ? VUU dBR C B O 1 3 5 0~9 0 03~2 ?? 。 選擇晶體管模塊 QCA50A— 100A 三塊，作為大功率開關管 。 QCA50A— 100A 為兩單元組件， ce 極帶反向續(xù)流二極管，絕緣式結(jié)構，其極限參數(shù)為： ? ? VUCBOBR 1000?, ??? 50CM , Wd 2400 ??? ，它的內(nèi)部結(jié)構圖如圖 28 所示。 圖 28 QCA50A— 100 模塊 內(nèi)部結(jié)構 （ 2） 三相整流橋 整流橋輸入側(cè)電壓為： VUU d 2 ?? ，直流側(cè)功率可估算如下： 取電動機的效率為 ，則電動機的輸入功率為 KWKW 1 ???。取逆變器的效率為 ，則 直流側(cè)的功率為：KWd 1 ???? ，故直流側(cè)電流： ??????? ddd U 。整流二極管最高反壓 ： VVUU RM 9 4 01 9 26262 2 ???? 。 15 基于以上數(shù)據(jù)，選用 MDS 型三相整流橋模塊，其最大輸出電流為 40A，最高耐壓為 1000V。 （ 3） LC 濾波器 取 uFC 44000 ? ，其最大耐壓 VU 4706 2 ? 。 選擇兩只2200uF，耐壓在 500V 以上的電容器并聯(lián)使用。 濾波電感在這里主要用來限制電流脈動（ PWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)不存在電流不連續(xù)問題）和短路電流上升率，按照晶體管三相橋式整流電路限制電流脈動的電感量算式估計如下（取 0010?iS ） mHmHSUfUULdddmM 1 2 %101 9 23 0 210 3232 ????????????????????? 考慮到電動機和整流變壓器存在一定的電感 量，取實際的電感為 100mH。選擇一臺電感量為 100mH，額定電流不小于 的電抗器 L。 3. 調(diào)節(jié)器的設計 本系統(tǒng)采用增量式轉(zhuǎn)差頻率調(diào)節(jié)方式，轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)器設計為帶有死區(qū)的調(diào)節(jié)器，即： ? ? ? ? ? ? KUKUKKKUkU Ssss ???????? 11 1 ? ? ?????????????????SMnnSMUKUsignKUU nBU0 KUKUKU nnn ??? ? （ 24） 轉(zhuǎn)速反饋轉(zhuǎn)速給定轉(zhuǎn)速誤差控制增量???????????????K