【導讀】行的研究工作所取得的研究成果。設計（論文）中引用他人的文獻、數據、（論文）不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。到本申明的法律后果由本人承擔。和電子版，允許設計（論文）被查閱和借閱。本人授權華東交通大學理工學。采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編畢業(yè)設計（論文）。發(fā)展，電機的變頻調速在理論研究和實際應用中得到了飛速的發(fā)展。制策略的提升和簡化使得電機的變頻調速成為當今主要的調速方式。流電機沒有換向器以及結構簡單等因素從而導致現(xiàn)代交流電機有取代直流電機的趨勢。等主電路以及檢測電路、驅動電路和整個控制系統(tǒng)。電機的動態(tài)數學模型，并對此進行坐標變換。交流調速系統(tǒng)中的交流電機、逆變器和供電。控制系統(tǒng)設計的任務主要完成了SA4828智能芯片的介紹、主電路（交流電機、逆變。片機的程序設計。

　　

【正文】 率（即三角波頻率）越高越好，但頻率過高會有更大的損耗，另外，還受到開關管最大工作頻率限制，因此需合理設定。設定字由 CFS0～ CFS2 這 3 位組成。載波頻率CARRf 通過下式 125 1 2 ??? nC L KC A R Rff （ 31） 求出。式中 CLKf 是時鐘頻率， n的二進制數值即是載波頻率設定字。 （ 2） 調制波頻率范圍設置 設定調制波頻率工作范圍的作用是在此范 圍中完成 16 位分辨率的分解，這樣可提高控制精度。而調制波頻率范圍設置字是由 CFS0～ CFS2 三位組成。 3 8 42 mC A R R YR A N GE ff ?? （ 32） 式中： m值對應的二進制數即是調制波頻率設置字。 （ 3） 死區(qū)時間的設定 這個設定字是由 PDY0～ PDY5 六位組成。 CA R R YP D Y fP D Yt ??? 5 1263 （ 33） 式中： PDY 值對應二進制數即為死區(qū)時間設定字。 （ 4） 脈 沖取消時間設定 該設定字由 PDT0～ PDT6 七位組成。 華東交通大學理工學院畢業(yè)設計 15 CA RR YPDT fP D Tt ??? 512127 （ 34） 式中： PDT 值對應二進制數即為脈沖取消時間設定字。 （ 5） 波形選擇字 由 WS0 和 WS1 共同構成一個波形選擇字，對應不同的工作方式，選擇不同的工作狀況，如果都為低電平輸出純正弦波形； WS0 為 0， WS1 為 1 是增強型三次諧波； WS0 為 1，WS1 為 0，輸出為死區(qū)增強型。 （ 6） 幅值控制位 AC 是幅值控制位。如果 AC 是低電平，通過 R 相的幅值就可以完全控制所有三相的幅值 ；如果 AC 為高電平，需要 R、 Y、 B 三相的幅值控制字分別控制三相的幅值。 (1)調制波頻率選擇調制波頻率選擇字由 PFS0～ PFS15 十六位組成。 PFSff R A N G EP O W E R 6 5 5 3 6? （ 35） (2)調制波幅值選擇是借助于改變八位幅值選擇字 (RAMP、 YAMP、 RAMP)來實現(xiàn)的。 100255( % ) AA P O W E R ? （ 36） 式中： A 是二進制的幅值字。 其它模塊設計 驅動電路設計 SA4828 的 6 路控制信號以 TTL 電平輸出，不可以直接 IPM 中的 IGBT 的驅動。故驅動電路的任務有：電平轉換及隔離。 1. 電平轉換 IGBT 一般為集成電路芯片作為驅動， 常用的有三菱公司 M5796 系列等。這里介紹一種東芝公司的產品 TLP250，電路很簡單。 TLP250 為 8 腳的直插封裝，引腳如圖 37。 余積卿： 基于單片機的感應電動機 PWM 變頻調速系統(tǒng)設計 16 圖 37 TLP250 驅動電路 它使用單電源供電方式，在使用中須外接電阻和 10V 的穩(wěn)壓管，把 25V 的隔離電源轉換為－ 10V 的關斷電壓和 +15V 的導 通電壓。 2. 隔離電源 驅動 的三個橋臂的主電路開關管 ,給予每個輸出隔離 25 v 電源 ,和三個橋臂下可以共享權力。和 SA4828 和單片機系統(tǒng)仍然需要額外 + 5 v 電源 ,異步通信也需要 + 12 v 電源 ,電源共七路。 保護電路設計 開關管作為變頻器的重要元件，價格昂貴，所以需要一個保護電路，因為工作過程中可能踹新年高壓、過流等狀態(tài)，為此要達到以下幾點要求： （ 1） 選用智能 IGBT 模塊。集成電路 IPM 一般都帶有保護電路，可以實現(xiàn)欠壓、過流、過熱、短路等的保護。 （ 2）在對脈沖發(fā)生芯片編程時，因為實際電路上存在 “死區(qū)時間”和“窄脈沖”寬度等等問題，這些東西可以保護開關管，仿真上下橋臂在同一時刻同時開通，燒壞整個系統(tǒng)，而且這也可以減少開關管的導通時間，損耗減小。 圖 38 常用的 IPM 緩沖電路 華東交通大學理工學院畢業(yè)設計 17 4 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)軟件設計包括三個部分 :主 程序、初始化程序、中斷服務子程序。 主程序：主程序的流程圖為圖 41 所示。主程序中首先必須完成初始化，包括系統(tǒng)寄存器的初始化、參數初始化和一些芯片的初始化，這里對 SA4828 完成了初始化，初始化結束后打開單片機的中斷，然后判斷 SA4828 是否工作正常，如果工作正常就進入寫寄存器階段，然后完成相應的控制信號輸出，這樣就可使得變頻器工作過。對于一個閉環(huán)控制系統(tǒng)中，需要不斷的反饋結果去單片機，把 SA4828 的輸出控制信號進行反饋，在單片機中進行判斷，看是否是正常的。同時，為了防止程序拋費，我們還需要設置看門狗定時 器，正常情況下看門狗定時器會不斷的更新。 初始化子程序：每一個程序都必須要一個初始化的過程，完成系統(tǒng)的寄存器和參數變量的初始化，有時候對于一些設備的檢測也是進行初始化，在按鍵電路和顯示電路上也需要初始化過程，本系統(tǒng)的初始化流程圖如圖 42 所示。 余積卿： 基于單片機的感應電動機 PWM 變頻調速系統(tǒng)設計 18 故障保護中斷子程序：系統(tǒng)工作過程難免會出現(xiàn)故障，比如過壓、過流、欠壓、開關管損壞等等，對于這些緊急的問題我們采用中斷系統(tǒng)進行立即處理。在硬件上我們通過電路把反饋的量接到 SET TRIP 端口上，任何一個故障的出現(xiàn)，該端口就會出現(xiàn)高電平，而SA4828 芯片只要檢測到這個 電平變回立即作出響應，把所有的輸出脈沖信號關斷，而且拉低反饋端信號，這樣的變化就對單片機產生了一個中斷請求，單片機接到這個請求后進行相應的操作。程序流程如圖 43 所示。 華東交通大學理工學院畢業(yè)設計 19 開始 初始化 SA4828 開中斷 寫 SA4828 控制寄存器 更新看門狗 處理反饋數據 更新控制 參數？ 允許輸出 ? N N Y Y 圖 41 主程序流程圖 余積卿： 基于單片機的感應電動機 PWM 變頻調速系統(tǒng)設計 20 、 中斷入口 保護現(xiàn)場 發(fā)停止命令給 SA4828 根據讀入內容判斷故障來源并做相應處理 顯示故障原因、報警 恢復現(xiàn)場 中斷返回 圖 43 故障保護中斷子程序流程圖 系統(tǒng)初始化 設定定時器、 SPWM、 系統(tǒng)工作方式 設定 I/O、通信接口及鍵盤、顯示工作方式 參數及變量 返回 圖 42 初始化子程序流程圖 華東交通大學理工學院畢業(yè)設計 21 5 總結 通過這次的 畢業(yè)論文設計 ，讓我 收獲很多 。 在論文設計期間 與同學 們之間的 交流 和老師的指導 ，使自己學到了 不少 知識。 除了學會了單片機的基本知識，并掌握了 它的的工作原理和一些指令的功能以外，還掌握了傳感器和變頻器的使用方法，并且深化了我對 PID控制技術的理解。摘要部分概要介紹了其可靠性和實用性，緒論部分介紹了單片機調速控制的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、本文設計的意義及主要任務等；第二部分介紹了基于單片機的感應電機的 PWM 變頻調速基本原理；第三部分介紹了硬件設計，包括主電路，波形發(fā)生模塊、驅動模塊和保護模塊等。第四部分主要講的是軟件設計；第五部分進行了總結。 余積卿： 基于單片機的感應電動機 PWM 變頻調速系統(tǒng)設計 22 參考文獻 [1] 王曉明 .電動機的單片機控制 .北京：北京航空航天大學出版社， 20xx. [2] [3] 張毅剛，彭喜元 .MCS52單片機應用設計 .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)出版社 ,20xx. [4] 張燕賓 .變頻調速應用實踐 .機械工業(yè)出版社， 20xx. [5] 王兆安，劉進軍 .電力電子技術 .機械工業(yè)出版社， 20xx. [6] 徐躍志 .基于 SA4828的變頻器設計 [J].電氣傳動， 20xx. [7] 李金金 . 基于 PLC 控制的變頻調速在礦井提升機中的應用 [D].太原理工大學：太原， 20xx:140. [8] [9] 沈安俊 .電氣自動控制，北京：機械工業(yè)出版社， 1984. [10] 何熙文等 .Intel 8XC196MC/MD 高檔單片機原理及實用設計 .大連 :大連理工大學出版社 ， 1995. [11] 金新民，關于異步電動機變頻調速系統(tǒng)的方針方法，北方交通大學 ,1996. [12] 吳守簇，電氣傳動的脈寬調制控制技術，機械工業(yè)出版社 ,1999. [13] 韓志軍 . 單片機應用系統(tǒng)設計 入門向導與設計實例 . 機械工業(yè)出版社 . [14] 王兆安 黃俊．電力電子技術（第 4版）．機械工業(yè)出版社， 20xx. [15] 劉樹林，劉健 . 開關變換器分析與設計 .北京：機械工業(yè)出版社， 20xx. [16] 張明達 .電力拖動自動控制系統(tǒng) [M].冶金工業(yè)出版社 ,1983. [17] 周祖得、陳幼平 . 《機電一體化控制技術與系統(tǒng)》 .華中科技大學出版社 .20xx. 致謝 這次的畢業(yè)設計可以順利完成，首先需要感謝我的導師對我一直以來的支持和知道，在設計中自己遇到好多的問題，都是導師認真幫我分析和解決，同時，我的同學和室友也華東交通大學理工學院畢業(yè)設計 23 給了我極大的幫助，有些問題我都是積極向他們請教，不僅在學習上對我有幫助， 在我的生活也有了很大的幫助，還有那些一直給與我們精神幫助的同學，謝謝你們。當然，我覺得最應該感謝的還是我的爸媽，是你們一直辛勤教導我，讓我一直的成長，謝謝你們。 當然，由于本人的水平有限，所以論文的設計中難免會有不足，還希望各位老師指正，而我自己也會不斷地學習和努力。謝謝大家！