【導讀】變頻器是從上世紀中葉發(fā)展起來的一種交流調(diào)速設備。它是為了解決傳統(tǒng)的。的缺點而出現(xiàn)的。由于其使交流電機的調(diào)速范圍和調(diào)速性能均大為提升，因此交?，F(xiàn)的伺服控制領(lǐng)域。隨著電力半導體長足發(fā)展，變頻器也隨之不斷進步。器已深入我們的日常生活，隨處可見其為我們服務的身影。本文從變頻器的基礎(chǔ)。含變頻器的總體結(jié)構(gòu)、交流功率模塊、變頻控制模塊等內(nèi)容的設計。設計方面主要進行SPWM參數(shù)的計算和串行通信中斷程序等內(nèi)容。研究可以為我國變頻器的研究帶來具有價值的參考和借鑒。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電子系統(tǒng)等設備種類繁多，與人們的工作和生活。息息相關(guān)，變頻電源成為不可缺少的優(yōu)質(zhì)、可靠的電源。由于在實際應用中，不。會變換到，例如電氣產(chǎn)品在測試階段時，需要根據(jù)出口國家的市電電壓和頻率，在允許的波動標準范圍內(nèi)，測試電氣產(chǎn)品的性能。因此，變頻電源不僅有為不同。設備提供電源的功能，還可以模擬不同國家的市電參數(shù)。

　　

【正文】 PWM 開關(guān)頻率和窄脈沖寄存器 FPDR（地址 001） 設置 PWM 載波的開關(guān)頻率和要刪除的無效窄脈沖寬度，地址為 001。 PWM的開關(guān)頻率是后級大功率管或大功率模塊的重要參數(shù)之一，它往往取決于后級功率電路的開關(guān)時間、工作效率等要求。 表 FPDR 寄存器數(shù)據(jù) B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 CF1 CF0 PD5 PD4 PD3 PD2 PD1 PD0 PWM 頻率選擇位 CF CF0。 當 CF CF0 為 1 0 00 時，其對應的分頻系數(shù) N 則分別為 1。 PWM 開關(guān)頻率 fc 由式（ 3）算出 天津大學網(wǎng)絡教育學院本科生畢業(yè)設計（論文） 20 fc=fclk/（ 512N） () 例如：若時鐘頻率為 20MHz， PWM 頻率選擇字為 11，則 fc=20xx0000/(5128)=4882Hz PD5～ PD0 為 窄脈沖時間選擇位 ， 窄脈沖的時間 tpd 由式（ 4）算出 tpd=PD/（ fc512） () 式中： PD——窄脈沖時間選擇數(shù)值。 窄脈沖刪除功能是指在 PWM 波中，由于后級電路的開關(guān)時間問題，小于 tpd寬度的脈沖不能引起后級電路的動作，可以被刪除去。 死區(qū)時間選擇寄存器 DTIM（地址 100） 設置 PWM 載波的死區(qū)時間寬度，地址為 100。 表 DTIM 寄存器數(shù)據(jù) B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 － － DT5 DT4 DT3 DT2 DT1 DT0 PWM 載波的死區(qū)時間也是后級大功率管或大功率模塊的重要參數(shù)之一，它取決于后級功率電路的導通時間和截 止時間。對于采用 IGBT 作為功率輸出的電路，則尤為重要。如果設置不當，會導致功率電路燒毀或諧波失真增加，死區(qū)時間設置參見圖 43。 圖 42 死區(qū)時間設置 死區(qū)時間 tpdy 由式（ 5）算出 : tpdy=DT/（ fc512） （ ） 式中： DT——死區(qū)時間選擇數(shù)值。 本系統(tǒng)中由于驅(qū)動芯片 IR2130 自帶死區(qū)時間，故此處將 DT 設為 0. 寄存器窄脈沖選擇和 PWM 頻率寄存器幅度控制寄存器 AMPR 頻率控制寄存器 PFR死區(qū)時間控制寄存器 DTIM， fclk=20MHz ， VDD=60V， FPWM=4882Hz， tpd=， Fsin=50Hz， tpdy=0μs 天津大學網(wǎng)絡教育學院本科生畢業(yè)設計（論文） 21 開啟命令 START（地址 110） 在完成芯片的各項參數(shù)的初始化設置后，通過往地址 110 中寫入 5FH，即可以開啟芯片的 SPWM 輸出。以后的參數(shù)改變，一旦寫入寄存器即立即表現(xiàn)出來，不必再使用開啟命令了。 （ 3） SM20xx 的 使用 三線 同步串行接口 SM20xx 的寄存器是通過一個三線同步串行接口進行設置的。 當片選 CS 為低時，芯片進入串行通信狀態(tài)，在每個時鐘 CK 的上升沿，數(shù)據(jù)線 DA 上的數(shù)據(jù)被移入內(nèi)部緩沖器，當 11 個數(shù)據(jù)位全部進入緩沖器后，在最后一個 CK 脈沖的認可下，數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)入相應的寄存器，且命令被立即執(zhí)行。 地址和數(shù)據(jù)的低位在先傳入，分別為 A0、 A A D0、 D D D DD D D7。由于內(nèi)部的時序原因，在完成所有的數(shù)據(jù)輸入， CS 恢復高電平后，必須在 CK 上額外地多加入一個時鐘，完成數(shù)據(jù)的認可 。 RST 接低電平時，芯片進 入復位狀態(tài)。此時輸出端輸出高電平，各寄存器的內(nèi)容如表 2 所列。 表 復位狀態(tài)時各寄存器內(nèi)容 寄存器 窄脈沖選擇和PWM頻率寄存器 幅度控制 寄存器 頻率控制 寄存器 死區(qū)時間控制 寄存器 寄存器復位值 11111111 11001100 00111110 XX111111 VV MfDCclk 6020?? tpd= fc=4882Hz 85% 50Hz 0 復位主要是用來恢復 INT 異常中斷的狀態(tài)。如果不是首次上電，復位并不能清除開啟命令。在芯片工作中時復位，芯片將以初始化 條件輸出 PWM 波形，所以應配合使用 OE 的功能，首先關(guān)閉 SPWM 輸出（ OE=0），復位電路（ RST上加入一個負脈沖），在設置好需要的參數(shù)后，再開啟 OE，才能正常的輸出波形。 當采用 20MHz 的時鐘時，表 2 中的缺省條件表示 PWM 的頻率為 4882Hz，死區(qū)和短脈沖時間為 ，正弦波頻率為 50Hz，合成正弦波峰值幅度為電源的 85％。（注意：在芯片的 OE 不為高，或 MCU 未發(fā)送開始命令時， U、 V、 W端口并沒有實際的 SPWM 輸出） 當芯片首次上電時，也將自動復位所有的寄存器為內(nèi)部初始值，且芯片的輸出端保持高電平（ 不輸出時的缺省狀態(tài)）。 （ 3） SM20xx 程序設置 天津大學網(wǎng)絡教育學院本科生畢業(yè)設計（論文） 22 SM20xx 控制流程圖如圖 45 所示 上 電 復 位 O E = 0啟 動 時 初 始 化 設 置P F R 、 F P D R 、A M P R 、 D T I M 、S T A R TO E = 0正 常 輸 出修 改 參 數(shù)I N T 中 斷 輸 出 停 止對 故 障 進 行 判 斷 、處 理 和 修 復O E = 0 圖 43 SM20xx 控制流程圖 初始化程序 初始化程序除完成 STC 的中斷源， 825 825 初始化外， 還需要對 STC 片內(nèi) RAM 中的某些單元和 SLE4520 本身進行初始化為進行件故障檢測， 設置故障位和故障計數(shù)器，初始化應清零，為實現(xiàn)可變斜率升降頻設置斜率寄存器，初始化時應放入最低斜率值， SLE4520 的初始化成對于保護系統(tǒng)完全可靠地啟動是必要的，程序框圖如圖 46。 顯示中斷程序 在正常運行中，頻率的顯示是依靠定時中斷實現(xiàn)，定時器每隔一定的時間進入顯示中斷服務程序。 顯示主要的內(nèi)容如下： 停車時顯示停車標志， 故障時顯示對應的故障碼，正常運行時顯示逆變輸出頻率。 狀態(tài)顯示優(yōu)先次序為： 故障顯示， 停車顯示和頻率顯示。正常運行時主要顯示頻率和 CPU 監(jiān)測工作運行情況，顯示程序如圖 47。 天津大學網(wǎng)絡教育學院本科生畢業(yè)設計（論文） 23 顯 示 中 斷 服 務 程保 護 現(xiàn) 場故 障 標 志 頻 率 顯 示停 車 場 對 應 故 障 顯 示停 車 標 志中 斷 返 回 圖 44 顯示中斷 程序 顯示子程序及鍵盤服務程序流程圖 系統(tǒng)中通過鍵盤設置運行（ RUN），停止（ STOP），電動（ JOG），復位（ RST）等功能鍵盤的使用方法及有關(guān)設計說明： (1)鍵盤完成的功能為：系統(tǒng)啟動，當按下啟動鍵后，單片機才能執(zhí)行指令，程序運行。 (2)系統(tǒng)的復位，通過手動執(zhí)行中斷，程序運行結(jié)束，停止運行常用做故障檢測停機使用。 (3)能方便地對兩個模擬調(diào)節(jié)參數(shù)修改或顯示。 開 始保 護 現(xiàn) 場8 2 7 9 初 始 化 ， 寫 顯 示 地 址 為 0 ，自 動 加 1取 7 2 0 9 中 健 號 ， 查 表 后 送 8 2 7 9顯 示 完恢 復 現(xiàn) 場返 回開 始保 護 現(xiàn) 場置 F I F R A M 命 令 字讀 入 鍵 值保 留 鍵 值求 項 地 址轉(zhuǎn) 向 分 支 程 序恢 復 現(xiàn) 場返 回 圖 45 鍵盤顯示子程序流程圖 天津大學網(wǎng)絡教育學院本科生畢業(yè)設計（論文） 24 (4)頻率顯示 鍵 當按鍵 04H 鍵為 0N 時，顯示器兩位輸出頻率，低兩位顯示給定頻率。 當按鍵 04H 鍵為 0FF 時，顯示器高兩位表示正反轉(zhuǎn)，顯示頻率表示輸出頻率。 (5)系統(tǒng)復位時，按下復位鍵后，整個系統(tǒng)停止工作。 天津大學網(wǎng)絡教育學院本科生畢業(yè)設計（論文） 25 第五章 結(jié)論 在設計過程中，調(diào)速控制系統(tǒng)中的系統(tǒng)控制電路的設計是本設計的重點和難點。設計觸發(fā)電路的目的是通過驅(qū)動、放大電路控制系統(tǒng)主電路中功率開關(guān)元件的通斷，使系統(tǒng)裝置可靠工作。由于在系統(tǒng)主電路中，選擇的是 IGBT 功率開關(guān)元件，它具有通態(tài)壓降低、導通速度快、開關(guān)頻率高等特性，這就要求設計的觸發(fā) 控制電路必須滿足 IGBT 的工作特性，為此，系統(tǒng)觸發(fā)電路設計為數(shù)字化電路，利用單片機和脈寬調(diào)制器，通過脈寬調(diào)制（ PWM）方式，產(chǎn)生 SPWM 觸發(fā)脈沖，驅(qū)動 IGBT 工作；該電路具有靈活簡便、控制精確、現(xiàn)場可編程等優(yōu)點，使系統(tǒng)設計具有較高的實用價值。 天津大學網(wǎng)絡教育學院本科生畢業(yè)設計（論文） 26 參考文獻 [1]劉勝利 .高頻開關(guān)電源實用新技術(shù) [M].北京 :機械工業(yè)出版社 . [2]沙占友 .新型單片開關(guān)電源設計與應用技術(shù) [M].北京 :電子工業(yè)出版社 . [3]田立 .51單片機 C語言程序設計快速入門 [M].北京 :人民郵電出版社 . [4]徐愛鈞 .單片機高級語言 C51Windows環(huán)境編程與應用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 . [5]馬忠梅 .單片機的 C語言應用程序設計 [M].北京 :北京航空航天大學出版社 .20xx [6]閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京 :高等教育出版社 .20xx [7]付家才 .單片機控制工程實踐技術(shù) [M].北京 :化學工業(yè)出版社 .2044. [8]謝紅 .模擬電子技術(shù) [M].哈爾濱 :哈爾濱工程大學出版社 .20xx [9]王衛(wèi)東 .模擬電子電路基礎(chǔ) [M].西安 :西安電子科技大學出版社 . [10]徐愛鈞 . μVision2應用實踐 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 . [11]梁建偉 .基于單片機高性能可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設計 [J].科技廣場 . [12]胡愛閩 .基于單片機的多功能數(shù)控直流穩(wěn)壓電源 [J].江西煤炭科技 . [13]欒承萍 .基于單片機的直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)設計 [J].機電信息 . 天津大學網(wǎng)絡教育學院本科生畢業(yè)設計（論文） 27 致 謝 在論文完成之際，我首先要向老師表示最真摯的感謝。我在設計中得到了老師的悉心指導，老師的博學以及強烈的責任心給我很深的影響。 在論文 寫作的三個月時間里，我學到了很多平時學不到的知識。專業(yè)與非專業(yè)知識的綜合、理論與實踐的結(jié)合，不僅僅讓我對專業(yè)的重要性和工作的重要性了深刻的理解，對人生也是一種感悟。