【正文】 計(jì)圖41 主程序流程圖軟件主要包括主程序和子程序部分。其中，系統(tǒng)主程序的功能協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個(gè)子程序，為它們提供了一個(gè)良好的運(yùn)行框架，主程序流程如圖41所示。系統(tǒng)主程序中包括初始化程序和停止、運(yùn)行、設(shè)定模式子程序，恒壓頻比控制算法以及其它功能模塊子程序。 SPWM子程序80C196MC微機(jī)是Intel公司專(zhuān)門(mén)為電機(jī)調(diào)速控制所設(shè)計(jì)的一種16位微處理器，它配置了與電機(jī)變頻調(diào)速密切相關(guān)的三相波形發(fā)生器，該波形發(fā)生器使得設(shè)計(jì)人員可以方便地通過(guò)軟件編程的方法生成各種形式的PWM波形。波形發(fā)生器大致可以分為時(shí)基發(fā)生器、相位驅(qū)動(dòng)通道和控制電路三部分。這三部分均可由軟件編程設(shè)置為不同的工作方式，下面介紹波形發(fā)生器產(chǎn)生PWM的原理。（1）中心對(duì)準(zhǔn)PWM工作方式中心對(duì)準(zhǔn)PWM方式是波形發(fā)生器通過(guò)編程方法可實(shí)現(xiàn)的四種方式之一。這種方式得到PWM波產(chǎn)生的諧波小，在三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中是通常采用的一種方式。圖42給出了中心對(duì)準(zhǔn)PWM工作方式所產(chǎn)生的PWM波形。圖42中心對(duì)準(zhǔn)PWM工作方式產(chǎn)生PWM波形圖中，16位雙向計(jì)數(shù)器WGCOUNT以二分之一的晶振頻率作為計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率，進(jìn)行加一或者減一計(jì)數(shù)。當(dāng)WGCOUNT的值等于16位比較寄存器WGCOMP的值時(shí)，一對(duì)互補(bǔ)輸出翻轉(zhuǎn)。當(dāng)WGCOUNT的值等于WGRELOAD比較寄存器的值WGRELOAD的內(nèi)容被分別裝入到WGCOUNT和比較寄存器，同時(shí)產(chǎn)生一次WG中斷，提示W(wǎng)GRELOAD已經(jīng)重裝載，若此時(shí)是裝入被修改的WGRELOAD值，則PWM波的周期發(fā)生變化。 (2)無(wú)信號(hào)時(shí)間產(chǎn)生原理無(wú)信號(hào)時(shí)間(或稱(chēng)死區(qū)時(shí)間)是用來(lái)防止一對(duì)互補(bǔ)輸出同時(shí)“有效”造成橋臂短路，即用來(lái)保證一個(gè)橋臂上的上、下兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件嚴(yán)格按照先關(guān)后開(kāi)的要求工作。無(wú)信號(hào)時(shí)間是由可編程的無(wú)信號(hào)時(shí)間發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生，并作用于一對(duì)互補(bǔ)輸出波形上。當(dāng)WGCOUNT等于WGCOMP時(shí)，一個(gè)lO位的無(wú)信號(hào)時(shí)間計(jì)數(shù)器啟動(dòng)，并輸出低電平。該電平使得一對(duì)互補(bǔ)輸出的翻轉(zhuǎn)錯(cuò)開(kāi)了一個(gè)時(shí)間(即無(wú)信號(hào)時(shí)間)，因而可以避免橋臂短路。然而，無(wú)信號(hào)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)造成在整個(gè)周期中沒(méi)有PWM波形。為可靠起見(jiàn)，可根據(jù)最小脈沖寬度不小于無(wú)信號(hào)時(shí)間作為可靠性的檢查。一般可取最小脈沖寬度不小于3倍無(wú)信號(hào)時(shí)間。(3)保護(hù)功能保護(hù)電路的功能，是在軟件控制下或在一次外部事件(作用于EXTINT引腳)觸發(fā)下，禁止波形發(fā)生器的所有輸出，即使波形發(fā)生器的輸出無(wú)效。這個(gè)外部事件同時(shí)觸發(fā)一次EXTINT中斷，這樣可在該中斷服務(wù)程序中對(duì)外部故障作出相應(yīng)處理。外部事件觸發(fā)中斷方式可用軟件編程設(shè)定。(4)輸出功能波形發(fā)生器的輸出控制寄存器WGOUT可利用編程決定輸出引腳是與波形發(fā)生器相連，還是與普通的I/O口相連，以及決定引腳電平或決定波形發(fā)生器工作時(shí)輸出引腳的“有效”狀態(tài)。 SPWM波形生成原理與控制算法電壓SPWM信號(hào)實(shí)時(shí)計(jì)算需要數(shù)學(xué)模型,建立數(shù)學(xué)模型的方法有多種，例如諧波消去法、等面積法、采樣型SPWM以及由它們派生出來(lái)的各種算法。本設(shè)計(jì)采用的是對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法。對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法是以每個(gè)三角波的對(duì)稱(chēng)軸(底點(diǎn)對(duì)稱(chēng)軸)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間作為采樣時(shí)刻。過(guò)三角波的對(duì)稱(chēng)軸與正弦波的交點(diǎn)，作平行t軸的平行線(xiàn)，該平行線(xiàn)與三角波的兩個(gè)腰的交點(diǎn)作為SPWM波“開(kāi)”和“關(guān)”的時(shí)刻，如圖43所示。因?yàn)檫@兩個(gè)交點(diǎn)是對(duì)稱(chēng)的，所以稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法。圖43 對(duì)稱(chēng)規(guī)則采用法下面推導(dǎo)其數(shù)學(xué)模型。設(shè)三角載波UC幅值為1，正弦調(diào)制信號(hào)為Ur=M sinωr t，其中調(diào)制度。從圖411可以看出，△ABC∽△EDA，故有： （41） 由上式可得取樣時(shí)刻SPWM脈沖的頻寬： （42） 脈沖兩邊的間隙寬度為： （43）由同步調(diào)制原理可知，載波比常數(shù)，由此可得： （44） 由上式可知SPWM脈沖的脈寬t2與調(diào)制度成正比，而脈寬又決定了SPWM脈沖序列的基波電壓的幅值，即決定了變頻器正弦電壓的幅值。因此在恒調(diào)頻調(diào)壓時(shí)有： ，式中，為常數(shù) 各取樣時(shí)刻t的正弦函數(shù)同步調(diào)制使正弦調(diào)制波Ur上升段的過(guò)零點(diǎn)與三角載波Uc下降段過(guò)零點(diǎn)重合，并把該時(shí)刻作為零時(shí)刻。由于對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法的采樣時(shí)刻是在每個(gè)三角波的負(fù)峰值處，所以各采樣時(shí)刻t=kTc+Tc/4，(k=0，1，2，……，N－1)，這里k=0對(duì)應(yīng)第一個(gè)采樣時(shí)刻，各采樣時(shí)刻的正弦函數(shù)為： (k=0，1，2……，N1) （45） 對(duì)于正弦函數(shù)，可以預(yù)先計(jì)算出幅值為1的正弦函數(shù)對(duì)應(yīng)于各k點(diǎn)的值，把計(jì)算結(jié)果制成表格，稱(chēng)為基準(zhǔn)正弦函數(shù)表，存于存儲(chǔ)器中，以備查用。對(duì)于三相正弦函數(shù)，用移動(dòng)查表指針的方法，由同一張基準(zhǔn)正弦函數(shù)表可以確定出U，V，W三相的正弦函數(shù)值。具體地說(shuō)，從基準(zhǔn)正弦函數(shù)表中查取某一k值時(shí)的正弦函數(shù)值，即U相的正弦函數(shù)值；將查表的地址指針向前移動(dòng)2N/3個(gè)單元，查得的值即為W相的正弦函數(shù)值；同理，將地址指針向后移動(dòng)2N/3個(gè)單元，查得的值即為V相的正弦函數(shù)值。4．3 UP子程序和DOWN子程序UP子程序和DOWN子程序?qū)崿F(xiàn)的功能比較簡(jiǎn)單，主要完成頻率的加一、減一功能和頻率的暫存并比較設(shè)定的頻率值，如果大于或小于頻率的最大值或最小值，分別取最大值或最小值，程序流程圖如圖圖44 UP子程序、DOWN子程序流程圖 故障中斷子程序流程圖系統(tǒng)工作時(shí)，可能出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱、欠壓等故障。所以在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，使故障信號(hào)的輸出相與，所得信號(hào)送入CPU的中斷口EXTINT。這樣一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，CPU的中斷口EXTINT會(huì)接收到低電平信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入故障中斷服務(wù)程序，此時(shí)立靜封鎖PWM輸感并停止運(yùn)行。其程序流程如圖45所示。圖45 故障中斷子程序 軟件抗干擾措施變頻器的干擾源雖然不會(huì)破壞硬件，但是降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的可靠性，會(huì)造成程序“跑飛”，使系統(tǒng)運(yùn)行失常，嚴(yán)重時(shí)更可導(dǎo)致CPU控制失靈發(fā)生事故。為了保證系統(tǒng)的正常工作，除了硬件抗干擾措施外，在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)上也采取了一些抗干擾措施，充分發(fā)揮控制系統(tǒng)中80C196MC編程方面的靈活性，提高系統(tǒng)工作的可靠性。(1)利用時(shí)間冗余技術(shù)，屏蔽干擾信號(hào)A/D變換中使用算數(shù)平均濾波，濾波常數(shù)為8，在程序中使用濾波的平均值，防止了干擾信號(hào)的影響。(2)軟件陷阱當(dāng)“跑飛”的程序落到非程序區(qū)時(shí)，時(shí)間冗余不再起作用，這就需要軟件陷阱來(lái)解決問(wèn)題。所謂軟件陷阱，就是一條引導(dǎo)指令，強(qiáng)行將捕獲的程序引向一個(gè)指定的地址，在那里有專(zhuān)門(mén)對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序。將軟件陷阱安排在未使用的中斷向量區(qū)、未使用的大片ROM空區(qū)等處。(3)采用“看門(mén)狗”監(jiān)視抗干擾如果干擾信號(hào)己經(jīng)通過(guò)某種途徑作用到了CPU上，則CPU就不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序，從而引起混亂，這就是通常所說(shuō)的程序“跑飛”。程序“跑飛”后使其恢復(fù)正常的一個(gè)最簡(jiǎn)單的辦法是使CPU復(fù)位，讓程序從頭開(kāi)始，重新運(yùn)行?？撮T(mén)狗技術(shù)有硬件看門(mén)狗技術(shù)和軟件看門(mén)狗技術(shù)，這里采用軟件看門(mén)狗技術(shù)。結(jié)束語(yǔ)刮板輸送機(jī)是礦山上重要的生產(chǎn)設(shè)備之一，刮板輸送機(jī)工作性能的穩(wěn)定與否直接影響到生產(chǎn)工作。微控制器以其優(yōu)異的特性在電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的開(kāi)發(fā)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，基于微控制器的電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置采用的是將微機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)引入電動(dòng)機(jī)保護(hù)的一種控制思想，電動(dòng)機(jī)的微機(jī)保護(hù)裝置一般具有響應(yīng)速度快、可靠性好、智能化程度高、功能擴(kuò)展靈活、操作方便以及易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn),U/f控制方式的變頻調(diào)速系統(tǒng)是轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制，無(wú)需速度傳感器，控制電路比較簡(jiǎn)單，電機(jī)選擇通用標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)，因此其通用性比較強(qiáng)，性能/價(jià)格比比較高。本文在分析電機(jī)軟啟動(dòng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了以Intel 80C196MC為核心的電動(dòng)機(jī)變頻軟啟動(dòng)．在系統(tǒng)的保護(hù)原理和算法的實(shí)現(xiàn)、硬件設(shè)計(jì)、方面做了大量工作。主要有(1) 分析和總結(jié)了電機(jī)調(diào)速、電力電子技術(shù)和國(guó)內(nèi)外交流調(diào)速的發(fā)展現(xiàn)況和趨勢(shì)(2)設(shè)計(jì)了以80C196KC單片機(jī)為控制核心的電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置硬件電路，采用EXB841驅(qū)動(dòng)IGBT來(lái)調(diào)節(jié)頻率從而達(dá)到軟啟動(dòng)的效果（3）設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的保護(hù)電路和單片機(jī)的外圍電路，(4)給出了基于80C196MC單片機(jī)的軟啟動(dòng)系統(tǒng)軟件的完整實(shí)現(xiàn)方案；參考文獻(xiàn)[1]王兆安，黃俊，電力電子技術(shù)，北京機(jī)械工業(yè)出版社第4版，2000[2]楊凌霄，李玉玲，微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用，[3]康華光，陳大欽，張林，電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第5版）[4]陳隆昌，閻治安，劉新正，控制電機(jī)（第三版），西安電子科技大學(xué)出版社[5]孫涵芳，intel 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系統(tǒng)原理圖