【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類(lèi)論文正文字?jǐn)?shù)不少于。有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。電氣設(shè)備的電功率進(jìn)行變換和控制的一門(mén)技術(shù)。再到可控硅（晶閘管）整流式，直到發(fā)展到逆變式(開(kāi)關(guān)式)。采用逆變技術(shù)，可

　　

【正文】 電路。我們可以調(diào)節(jié)電路，使得當(dāng)系統(tǒng)輸出電壓有效值是 220VAC 時(shí)，電路輸出電壓是 ，該電路可在系統(tǒng)輸出電壓的一定變化范圍內(nèi)具有線性關(guān)系。 采樣電路得到 的模擬信號(hào)必須經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后才能送往單片機(jī)進(jìn)行處理。本系統(tǒng)中，我們采用 ADC0809，它是 CMOS 工藝、采用逐次逼近法的 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換芯片， 28 腳雙列直插式封裝，片內(nèi)除 A/D 轉(zhuǎn)換部分外還有多路模擬開(kāi)關(guān)部分。 ADC0809 最多允許 8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，圖 39是它與單片機(jī) AT89C51 的接口電路。 ADC0809 由 8路模擬開(kāi)關(guān)、8位 A/D 轉(zhuǎn)換器、三態(tài)輸出鎖存器以及地址鎖存譯碼器等組成。其引腳功能說(shuō)明如下： 34 IN0~IN7 為 8 個(gè) 輸入通道的模擬輸入端。 D0~D7 為 8位數(shù)字量輸出端。 START 為啟動(dòng)信號(hào)，加上正脈沖后， A/D 轉(zhuǎn)換開(kāi)始進(jìn)行。 ALE 為地址鎖存信號(hào)，高電平時(shí)把三個(gè)地址信號(hào)送入地址鎖存器，并經(jīng)譯碼器得到地址輸出，以選擇相應(yīng)的模擬輸入通道。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，是芯片的輸出信號(hào)。轉(zhuǎn)換開(kāi)始后， EOC 信號(hào)變低；轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)， EOC 返回高電平。這個(gè)信號(hào)可以作為 A/D轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)信號(hào)來(lái)查詢，也可以直接用做中斷請(qǐng)求信號(hào)。 OE 為輸出允許控制端。 CLK 為時(shí)鐘信號(hào)，最高允許值為 640KHz。 VREF(+)和 VREF()為 A/D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓。 圖 39為 ADC0809 與 AT89C51 的接口，在此，我們采用查詢方式。這里將ADC0809 作為一個(gè)外部擴(kuò)展并行 I/O 口，由于只采樣一個(gè)通道值，所以在此我們采用固定尋址法，只尋址 IN0 通道，另外，由 和 WR 聯(lián)合控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)端 START。啟動(dòng) ADC0809 的工作過(guò)程是：先由 ALE 信號(hào)鎖存通道地址 000，后由 START 有效啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，即執(zhí)行一條 MOVX@DPTR,A 指令產(chǎn)生 WR信號(hào)，使ALE、 START 有效，鎖存通道號(hào)并啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換。 A/D轉(zhuǎn)換完畢， EOC 端發(fā)出一正脈沖供單片機(jī)查詢，最后執(zhí)行 MOVX A,@DPTR 產(chǎn)生 RD 信號(hào)使 OE 端有效，打開(kāi)輸出鎖存器三態(tài)門(mén)， 8 位數(shù)據(jù)就讀入到 CPU 中。 35 ADC0809 的時(shí)鐘取自 AT89C51 的 ALE 經(jīng)二分頻雙 D觸發(fā)器之一后的信號(hào)（接CLK端）。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換完畢， AT89C51 讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量時(shí)，需使用 MOVX A,@DPTR指令，在如圖 39所示的接口電路中， ADC0809 與片外 RAM統(tǒng)一編址，在使用 MOVX指令時(shí)一個(gè)周期內(nèi)丟失一個(gè) ALE 脈沖，但這不影響 A/D 轉(zhuǎn)換的時(shí)間。 SPWM波產(chǎn)生芯片 SA4828及其應(yīng)用 SA4828 工作原理 SA4828是 MITEL公司推出的一種專(zhuān)用于三相 SPWM信號(hào)發(fā)生和控制的集成芯片。它既可以單獨(dú)使用，也可以與大多數(shù)型號(hào)的單片機(jī)接口。該芯片的主要特點(diǎn)為：全數(shù)字控制；兼容 Intel 系列和 Motorala 系列單片機(jī)；輸出調(diào)制波頻率范圍 0－ 4KHz； 16 位調(diào)速分辨率；載波頻率最高可達(dá) 24KHz；內(nèi)部 ROM 固化 3種可選波形；可選最小脈寬和延遲時(shí)間（死區(qū)）；可單獨(dú) 調(diào)整各相輸出以適應(yīng)不平衡負(fù)載；看門(mén)狗定時(shí)器。 引腳功能 SA4828 采用 28 腳的 DIP 和 SOIC 封裝，其引腳如圖 310所示，各引腳功能 如下： ①輸入類(lèi)引腳說(shuō)明 AD0~AD7 :地址或數(shù)據(jù)輸入通道。 SET TRIP:通過(guò)該引腳，可以快速關(guān)斷全部 SPWM 信號(hào)輸出，高電平有效。 RST ：硬件復(fù)位引腳，低電平有效，復(fù)位后，寄存器的 INH 、 CR 、 WTE和 RST 各位為 0。 36 CLK：時(shí)鐘輸入端， SA4828 既可以單獨(dú)外接時(shí)鐘，也可以與單片機(jī)共用時(shí)鐘。 MUX：用于總線選擇，當(dāng) MUX高電平時(shí)，使用地址與數(shù)據(jù)共用的總線，這時(shí)，地址 /數(shù)據(jù)引腳 RS不用，當(dāng) MUX 低電平時(shí)，使用地址 /數(shù)據(jù)分開(kāi)的總線，這時(shí)，地址鎖存引腳 ALE接低電平， RS引腳要與一條地址線相連，來(lái)區(qū)分輸入的字節(jié)是地址（低電平），還是數(shù)據(jù)（高電平），通常先地址后數(shù)據(jù)。 CS：片選引腳 WR 、 RD 、 ALE：用于“ RDWR ”模式，分別接收寫(xiě)、讀、地址鎖存指令。 RW、 AS、 DS：用于 RW 模式，分別接收讀 /寫(xiě)、地址、數(shù)據(jù)指令。 ②輸出類(lèi)引腳說(shuō)明 RPHB、 YPHB、 BPHB：這些引腳通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制逆變橋的 R、 Y、 B相的下臂開(kāi)關(guān)管 。 RPHT、 YPHT、 BPHT：這些引腳通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制逆變橋的 R、 Y、 B相的上臂 開(kāi)關(guān)管。它們都是標(biāo)準(zhǔn) TTL 輸出，每一個(gè)輸出都有 12mA 的驅(qū)動(dòng)能力，本例中，由于 RPHB 和 RPHT 各要驅(qū)動(dòng)兩塊驅(qū)動(dòng)電路 EXB841，所以采用如圖 319所示的接法。 TRIP ：該引腳輸出一個(gè)封鎖狀態(tài)，當(dāng) SETTRIP 有效時(shí)， TRIP 為低電平，表示已被封鎖，它有 12mA 的驅(qū)動(dòng)能力，可直接驅(qū)動(dòng)一個(gè) LED 指示燈。 ZPPR：該引腳輸出調(diào)制波 頻率。 WSS：該引腳輸出采樣波形。 SA4828 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 311所示，來(lái)自單片機(jī)的數(shù)據(jù)通過(guò)總線控制和譯碼進(jìn)入初始化寄存器，它們對(duì)相控邏輯電路進(jìn)行控制。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，三角載波與所設(shè)定的片內(nèi) ROM 中的調(diào)制波形進(jìn)行比較，自動(dòng)生成 SPWM 輸出脈沖，通過(guò)脈沖刪除電路，刪去比較窄的脈沖，因?yàn)檫@樣的脈沖不起任何作用，只會(huì)增加開(kāi)關(guān)管的損耗，通過(guò)脈沖延遲電路生成死區(qū)時(shí)間，保證任何橋臂上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不會(huì)在狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間短路，看門(mén)狗定時(shí)器用來(lái)防止程序跑飛，當(dāng)時(shí)間 條件滿足時(shí)快速封鎖輸出。 37 圖 311SA4828 內(nèi)部原理圖 片內(nèi) ROM存有三種可供選擇的波形，它們是純正弦波形，增強(qiáng)型波形和高效型波形，如圖 312 所示，每一種波形各 1536 個(gè)采樣值，增強(qiáng)型波形又稱(chēng)三次諧波，它可以使輸出功率提高 20％，三相諧波互相抵消，防止電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，高效型波形又稱(chēng)帶死區(qū)的三次諧波，它是進(jìn)一步優(yōu)化的三次諧波，可以減小逆變開(kāi)關(guān)管的損耗，提高功率利用率。 圖 312 片內(nèi) ROM存儲(chǔ)的三種波形 寄存器列陣包含 8個(gè) 8位寄存器 R0R5 和 R1 R15。其中 R0R5 用來(lái)暫存來(lái)自單片機(jī)的數(shù)據(jù)， 這些數(shù)據(jù)可能是初始化數(shù)據(jù)，或者是控制數(shù)據(jù)；而 R1 R15 38 是兩個(gè)虛擬的寄存器，物理上不存在。當(dāng)向 R14寫(xiě)操作時(shí)，實(shí)際是將 R0R5中存放的 48 位數(shù)據(jù)送入初始化寄存器，當(dāng)向 R15 寫(xiě)操作時(shí)，是將 R0R5 中存放的 48位數(shù)據(jù)送入控制寄存器。各寄存器地址如表 1所列。 表 1各寄存器地址 SA4828 與單片機(jī)的連接 SA4828 與單片機(jī)接口的原理圖如圖 313 所示，本系統(tǒng)中，我們選用的是ATMEL 公司的 AT89C51 單片機(jī)。 AT89C51 屬于地址與數(shù)據(jù)總線復(fù)用類(lèi)的單片機(jī)，因此， SA4828 芯片的 MUX引腳接高電平或者懸空不接。通過(guò) AT89C51 的 P0口與SA4828 的 AD口相連，提供 8 位數(shù)據(jù)和低 8位地址， SA4828 芯片中的地址鎖存器可以鎖存來(lái)自 AT89C51 的低 8 位地址，從而將 AD 口輸入的地址與數(shù)據(jù)分開(kāi)。 SA4828 的地址鎖存器由 AT89C51 的 ALE 信號(hào)控制。同時(shí)，連接的控制信號(hào)還有讀、寫(xiě)信號(hào) RD 和 WR 。 SA4828 的片選信號(hào) CS接地，這樣 SA4828 的 8 個(gè) 39 寄存器的地址為： 寄存器 R0∽ R5 的地址： 0000H∽ 0005H 虛擬寄存器 R1 R15 的地址： 000EH、 000FH SA4828 的 SETTRIP 引腳接反相器的輸出腳，使單片機(jī)能夠在異常情況下封鎖 SA4828 的輸出， SA4828 的 TRIP 引腳接一只發(fā)光二極管，當(dāng) SA4828 的輸出被封鎖時(shí)，發(fā)光二極管亮，用來(lái)封鎖狀態(tài)。由于本系統(tǒng)采用了單相電壓型逆變電路，所以 SA4828 的輸出引腳我們只用 RPHT 和 RPHB，它們分別通過(guò)四個(gè) EXB841驅(qū)動(dòng)電路， RPHT 驅(qū)動(dòng)逆變橋的 4號(hào) IGBT，而 RPHB 驅(qū)動(dòng) 3號(hào) IGBT。 SA4828 的編程 1．初始化編程 初始化是用來(lái)設(shè)定與電機(jī)和逆變器有關(guān)的基本參數(shù)，它包括載波頻率設(shè)定、調(diào)制波頻率范圍設(shè)定、脈沖延遲時(shí)間設(shè)定、最小刪除脈寬設(shè)定、調(diào)制波形設(shè)定、看門(mén)狗時(shí)間常數(shù)設(shè)定。在初始化編程時(shí)， R0R5各寄存器內(nèi)容見(jiàn)表 2。下面分別介紹這些內(nèi)容的設(shè)定 : (1)載波頻率設(shè)定 載波頻率（即三角波頻率）越高越好，但頻率越高損耗會(huì)越大，另外，還受開(kāi)關(guān)管最高頻率限制，因此要合理設(shè)定，設(shè)定字由 CFS0CFS2 這三位組成 ，載波頻率 fCARR 通過(guò)下式求出 : c lkC A R R n1ff 5 1 2 2 ?? ? 式中， fclk 為時(shí)鐘頻率， n值的二進(jìn)制數(shù)即為載波頻率設(shè)定字。 40 本系統(tǒng)中， fclk 為 6MHz，載波頻率 fcarr 取 ，可求得 n=0，所以 CFS為 000 (2)調(diào)制波頻率范圍設(shè)定 調(diào)制波頻率范圍設(shè)定字是由 FRS0FRS2 這三位組成，調(diào)制波頻率 frange 通過(guò)下式求得： mcarrrange f2f 384?? m值的二進(jìn)制數(shù)即為調(diào)制波頻率范圍設(shè)定字。 本系統(tǒng)中，調(diào)制波頻率范圍 frange=122Hz，可求得 m＝ 3，所以 FRS 為 011 (3)脈沖延遲時(shí)間設(shè)定 該設(shè)定字是由 PDY0PDY5 這 6 位組成。脈沖延遲時(shí)間 tpdy 通過(guò)下式求得： pdy carr63 pdyt f 512?? ? PDY 的二進(jìn)制數(shù)即是脈沖延遲時(shí)間設(shè)定字。 本系統(tǒng)中， tpdy=6us， fcarr=，所以 PDY 等于 46，于是 R2 為 2EH。 (4)最小刪除脈寬設(shè)定 最小刪除脈寬設(shè)定字是由 PDT0PDT6 這 7位組成，最小刪除脈寬 tpdt 由下式求得， PDT 的二進(jìn)制即是最小刪除脈寬設(shè)定字。 pdt carr12 7 ptdt f 51 2?? ? 考慮到延遲（死區(qū)）的因素，在延遲時(shí)，通常的做法是在保持原頻率不變的基礎(chǔ)上，使開(kāi)關(guān)管延遲導(dǎo)通，實(shí)際輸出的脈寬 =延遲前的脈寬－延遲時(shí)間，由結(jié)構(gòu)圖 311 可知， SA4828 的工作順序是先刪除最窄脈沖，然后再延遲，所以上式給出的 tpdt 應(yīng)是延遲前的最小刪除脈寬，它等于實(shí)際輸出的最小脈寬加上延遲時(shí)間，即 tpdt=實(shí)際輸出的最小脈寬＋ tpdy。 本系統(tǒng)中，實(shí)際輸出最小脈寬為 2us，則 tpdt=6us+2us=8us，計(jì)算得 PDT 41 ＝ 103＝ 67H，所以 R1為 67H。 (5)調(diào)制波形的選擇 波形選擇字由 WS0、 WS1 這 2位組成， WS WS0為 0、 0時(shí)，輸出的是純正弦波， WS WS0 為 0、 1 時(shí)，輸出的是增強(qiáng)型波， WS WS0 為 0 時(shí)，輸出的是高效型波。 純正弦波可用于靜態(tài)逆變電源， UPS 電源和單相交流電機(jī)調(diào)速，增強(qiáng)型和高效型可用于三相交流調(diào)速，本系統(tǒng)中， WS WS0 為 0、 0，即輸出為純正弦波。 (6)幅值控制 AC 是幅值控制位，當(dāng) AC=0 時(shí)，控制寄存器中的 R 相的幅值就是其他兩相的幅值；當(dāng) AC=1 時(shí)，控制寄存器中的 R、 Y、 B相分別可以調(diào)整各自的幅值，以適應(yīng)不平衡負(fù)載。本系統(tǒng)中我們只使用一 相控制信號(hào)，所以 AC＝ 0，即 R3為 00H。 (7)看門(mén)狗時(shí)間常數(shù)設(shè)定 時(shí)間常數(shù)由 WD0WD15 這 16位組成，根據(jù)下式 T IMclkn 1024t f?? 計(jì)算出 nTIM 值，它的二進(jìn)制即為時(shí)間常數(shù)。當(dāng)每次向控制寄存器寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)用這個(gè)常數(shù)重置看門(mén)狗，即叫醒一次，如果單片機(jī)失去控制，在指定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有叫醒看門(mén)狗，則看門(mén)狗會(huì)立即封鎖輸出。本系統(tǒng)中，不用該功能，所以我們可設(shè)定 R R5值為 0。 綜上所述，各初始化寄存器的編程值為： R0＝ 60H， R1＝ 67H， R2＝ 2EH， R3＝ 00H， R4＝ R5＝ 00H。 初始化寄存器通常在程序初始化時(shí)定義，在電源工作期間不應(yīng)該改變它們，如果一定要修改，可先復(fù)位 SA4828或用控制寄存器中的 INH位來(lái)關(guān)斷 SPWM輸出，然后再進(jìn)行修改。 控制寄存器的作用包括調(diào)制波頻率選擇、調(diào)制波幅值選擇、正反轉(zhuǎn)選擇、輸出禁止位控制、計(jì)數(shù)器復(fù)位控制、看門(mén)狗選擇、軟復(fù)位控制、控制數(shù)據(jù)仍然是通過(guò)R0∽ R5 寄存器輸入并暫存，當(dāng)向 R15 虛擬寄存器寫(xiě)操作時(shí)，這些數(shù)據(jù)送入控制寄存器。 R0∽ R5 各寄存器內(nèi)容如表 3所示。 42 (1)調(diào)制波頻率選擇 調(diào)制波頻率選擇字由 PFS0∽ PFS15 這 16 位組成，通過(guò)下式 ra n g ep o w e r ff PF S65536?? 求得 PFS值，它的二進(jìn)制數(shù)即是調(diào)制波頻率選擇字，本系統(tǒng)中， fpower=50Hz，