【導(dǎo)讀】設(shè)計采用正弦脈寬調(diào)制的控制方式來實現(xiàn)變頻。信號依次通過整流器、電容、SA4828、SPCE061A、逆變器，使信號經(jīng)過交——直——交的變換。信號的來源為工頻。電源，整流采用三相橋式不可控整流器，逆變器采用的是GRT三相橋式PWM逆變器。交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計算機數(shù)字控制取代模擬控制已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。們構(gòu)成的高壓變頻器，性能有意，可以實現(xiàn)PWM逆變，甚至是PWM整流。壓的過程就是對開關(guān)管的飽和回到同時間的長度進行調(diào)整和控制。停留在額定電壓水平，這時電動機磁通大大衰減，屬于弱磁運行。提升到加速所需的水平，因此，存在一個與負載轉(zhuǎn)矩和頻率提升速度相關(guān)的動態(tài)延遲，這樣將電流閉環(huán)調(diào)節(jié)引入控制，簡化了計算，提高了磁鏈和轉(zhuǎn)矩精度。但該技術(shù)在目前尚未成熟，但仍舊吸引著眾多國內(nèi)外。SPWM控制器進行轉(zhuǎn)換控制，因此控制響應(yīng)要迅速一些。也可以采用無速度傳感器方式運行，其轉(zhuǎn)速推算的原理和矢量控制一樣。

　　

【正文】 的設(shè)計 23 鍵盤 /顯示專用芯片 8279 是一種可編程的芯片，它能同時完成監(jiān)視鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。 8279 芯片對鍵盤本分提供掃描工作方式，能對 64 個按鍵的鍵盤陣列不斷掃描，自動消除抖動，自動識別出閉合的鍵并得到鍵號，能對雙鍵或 N 個鍵同時按下進行處理。顯示部分為 LED 或其他顯示器提供按掃描方式工作的顯示接口，可顯示多達 16 位的字符或是數(shù)據(jù)。 的主要特性， 相關(guān)引腳的功能： DB0DB7—— 數(shù)據(jù)總線，雙向、三態(tài)，與單片機數(shù)據(jù)總線 相連，在 89C51 和 8279之間傳送命令或者數(shù)據(jù)。 CLK—— 系統(tǒng)時鐘輸入端。 REST—— 復(fù)位信號輸入端，高電平有效。 CS—— 片選信號輸入端，低電平有效。 A0—— 當(dāng) A0=1 時，單片機寫入 8279 的字節(jié)是命令字，從 8279 中讀出的是狀態(tài)字。A0=0 時，寫入和讀出的字節(jié)都是數(shù)據(jù)。 圖 214 8279 的引腳排列 RD/WD—— 讀寫控制引腳輸入端，低電平有效。 IRQ—— 中斷請求信號輸入端，高電平有效。對鍵盤，如果 RAM 中有按下的鍵的數(shù)據(jù)時， IRQ 為高電平，就會向單片機發(fā)出中斷請 求信號。單片機每次讀入一個字節(jié)數(shù)據(jù)完畢后， IRQ 變?yōu)榈碗娖?。?dāng) RAM 中仍有按鍵數(shù)據(jù)時， IRQ 繼續(xù)中斷單片機。 SL0SL3—— 掃描信號輸出線。用來掃描鍵盤和顯示器。 RL0RL7—— 輸入信號掃描端。鍵盤矩陣的行信號輸入端。 SHIFT—— 通常用作鍵盤的上下檔功能的切換信號輸入端。 CNTL/STB—— 對于鍵盤，通常用作鍵盤的控制功能鍵。 OUTA0OUTA OUTB0OUTB3—— 顯示器信號輸出端，與掃描信號 SL0SL3 同步。 BD—— 消隱顯示信號控制端，低電平有效。 1. 鍵盤 /顯示的電路 圖 215是本設(shè)計中的鍵盤 /顯示接口電路。由圖可知，單片機的 P2 口作為分時 復(fù)用的地址和數(shù)據(jù)端口。正常工作時，單片機首先通過鎖存器鎖存地址數(shù)據(jù) 24 圖 215 鍵盤 /顯示電路 給 8279，然后單片機即可以通過 P2 口向 8279 發(fā)送叫調(diào)速器的電機的轉(zhuǎn)速、 PID 參數(shù)、故障信息，也可以通過 P2 口從 8279 中獲得按鍵信息。為了更加準(zhǔn)確快速的顯示交流調(diào)速器的運行狀態(tài)，本設(shè)計中采用 4個 8端共陰極的 LED 數(shù)碼管， 4個 LED 數(shù)碼管的位選掃描信號由 8279 的 SL0SL3 提供，段選信號由 OUTA0OUTA OUTB0OUTB3 掃 描提供。中斷請求信號斷 IRQ 經(jīng)反相器與單片機的 INT0 相連，向單片機發(fā)出是否有按鍵信號。單片機的 ALE 端作為 8279 的時鐘信號。 故障檢測及保護電路設(shè)計 故障檢測及保護電路如圖 312 所示，該電路采用電阻取樣的電壓、電流保護電路，通過調(diào)節(jié)電位器 RP RP2 來設(shè)定最大的允許電壓、電流值。電路中 C C2 接 8255 的C 口中的 PC PC3， O端接 HEF4752 的 L控制端。這樣保護電路可通過門 1 輸出控制信號的封鎖 HEF4752 輸出的 PWM 控制信號，斷開主回路電源。 A A2接 8255 的 C 口中的 PC PC5，通過 PC PC5 輸入故障信號，用以檢測故障類型。 25 圖 312 過電流，過電壓保護電路 26 第 4 章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 程序框圖及其介紹 系統(tǒng)主程序 圖 41 系統(tǒng)主程序框圖 開始 8279 初始化： 左邊輸入 8 位字符顯示 8253 初始化： Ch0、 Ch、 Ch2 工作于方式 3，置計數(shù)器初始值 8255 初始化， A、 B 口輸出， CD 高 4 位輸入、低 4 位輸出 HEF4752 初始化：封鎖驅(qū)動信號， 建立正確的時鐘 清工作區(qū)及中斷掛號寄存器 啟動軟件定時器 O 定時 10ms 開中斷 顯示轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)軟件定時器 O 中斷服務(wù)器程序 調(diào)可逆切換程序 輸出控制量： 8253 0fz Ch? 、 8 2 5 5 z 8 2 5 3 1fyx B Ch??、 、 27 主程序框圖如圖 41 所示。先進行芯片初始化，然后，清系統(tǒng)工作區(qū)，開放 8051 外部中斷，啟動軟件定時器 10ms(采樣周期 )。所以，系統(tǒng)初始化完畢，進入控制循環(huán)：顯示轉(zhuǎn)速→中斷服務(wù)（ *,nnUU和 ,SMU PI? 運算，查表求出 , , ,f f v vz x z x）→可逆切換程序→輸出控制量→顯示轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序即為軟件定時器 O的中斷服務(wù)程序，其程序框圖如圖 21所示。在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序中，完成轉(zhuǎn)速、 SMU? 的采樣，進行 PI運算，求出頻率指令信號 1fU ，然后查表求得分頻系數(shù) , , ,f f v vz x z x 。 增量式 PI 運算子程序 增量式 PI 運算子程序框圖如圖 42所示，它包括按圖所示控制曲線計算轉(zhuǎn)差頻率增量 ()SUK? , 由 ()SUK? 求出轉(zhuǎn)差頻率控制量 ()SUK，再由 ()SUK求出頻率指令信號1()fUK。 28 圖 42 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序框圖 開始 保護現(xiàn)場 置 HSO 命令字和時間常數(shù)啟動軟件定時器 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，采樣*n n SMU U U?、 、 調(diào) P1子程序，求得頻率指令信號 1fU 由 1fU 查表求得 ffzx、 1 400?fU ? 由 1fU 查表求得 yyzx、 取 ( ) ( )y nom y nomzx、 恢復(fù)現(xiàn)場 返回 29 可逆切換程序 可逆切換程序由停車控制和可逆切換控制兩部分組成，其程序框圖如圖 23所示。系統(tǒng)的停車與工作由工作 /停車控制開關(guān)控制，其開關(guān)狀態(tài)由 PC6輸入。在可逆切換程序中，先對 PC6 進行判斷。若 PC6 = 0，表示命令停車，這時接下來判斷轉(zhuǎn)速是否為 0。若不為 0，則經(jīng) PC2 輸出“ 1”電平，使 HEF4752 的 L 端為 0，封鎖其輸出信號，使逆變器輸出為 0，電動機轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)轉(zhuǎn)速已降到 0時，經(jīng) PC3 輸出“ 1”電平信號，切換主回 路電源，然后顯示停車標(biāo)志“ 0000”。若 PC6 = 1，則表示繼續(xù)工作，于是轉(zhuǎn)去檢測正 /反開關(guān)狀態(tài)，進入可逆切換部分。 電動機的轉(zhuǎn)向由正 /反控制開關(guān)控制，其開關(guān)狀態(tài)由 PC7輸入?，F(xiàn)以正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)為例說明切換過程。當(dāng)正 /反轉(zhuǎn)開關(guān)由“正”轉(zhuǎn)到“反”時， PC7 輸入 0電平，表示反轉(zhuǎn)，接下來判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)向是正（ CW = 1）還是反（ CW = 0），若轉(zhuǎn)向為正，表示與給定轉(zhuǎn)向不一致，需進行切換，于是經(jīng) PC2 輸出 1電平，使 HEF4752 的 L端為 0，封鎖其輸出信號，使逆變器輸出為 0，電動機轉(zhuǎn)速下降。然后判斷 電動機轉(zhuǎn)速是否為 0。 當(dāng)轉(zhuǎn)速未降到 0時，不開放 L 端，電動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)下降。一旦轉(zhuǎn)速降到 0，則經(jīng) PC1 輸出 0電平至 CW 端，經(jīng) PC2輸出 0 電平，開放 L 端，于是 HEF4752 輸出相序為 U、 W、 V的 PWM 控制信號，逆變器重新開始工作，輸出相序為 U、 W、 V，使電動機反向啟動，至此，切換過程結(jié)束。從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的切換過程與上述過程相仿，不再贅述。 30 圖 43增量式 PI運算子程序框圖 31 圖 44 可逆切換程序 故障處理程序 故障處理程序即為 8051 外部中斷服務(wù)程序，其程序框圖 如圖 24所示。 圖 45 故障處理程序 32 結(jié) 論 本設(shè)計通過運用 16 位單片機和 SPWM 波生成器實現(xiàn)了對電源頻率的調(diào)節(jié)，可使電機在一定范圍內(nèi)可控可調(diào)。 將三相工頻電源通過整流器，使得三相交流電流整流為直流，再運用電容，使得不可調(diào)節(jié)的直流信號變?yōu)闉V波之后的脈沖。脈沖信號連入 SPWM波生成器 SA4828 中，與此同時，單片機的控制信號輸入到 SA4828 中，調(diào)節(jié) SPWM 波，生成需要的信號電源，此信號頻率范圍可從 0~50Hz 變化，最小變頻額度為 5Hz。由于SPWM 波仍為脈沖信號，所以設(shè)計中加入了逆變過程，使得信號再次 變換為交流電。設(shè)計將信號交 —— 直 —— 交的變換，使得信號可控可調(diào)，并在調(diào)節(jié)過程中加入了鍵盤輸入和顯示屏顯示，使得調(diào)節(jié)過程方便簡便。 設(shè)計 完成了變頻器的硬件和軟件的設(shè)計，但精度還有所缺少，所以設(shè)計出的變頻器可應(yīng)用在小電機的調(diào)節(jié)，而大頻率，高轉(zhuǎn)速的電機應(yīng)用方面還有所欠缺。 33 參考文獻 [1] 陳杰 ,黃鴻．傳感器與檢測技術(shù) [M].北京：高等教育出版社， 2021． [2] 何希才 .傳感器技術(shù)與應(yīng)用 [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021. 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Control,2021,46,(2),. 34 致 謝 畢業(yè)設(shè)計是四年大學(xué)所學(xué)的總結(jié)和結(jié)晶，也是一項工作量巨大的工作。此項工作憑一個人的努力是很難在短短的時間內(nèi)很好的完成的，在畢業(yè)設(shè)計的工作中， xx老師和 xx 老師給予了我很多的幫助和解答。由于學(xué)生本身基礎(chǔ)并不好，陸老師和徐老師給予的幫助往往多余其他同組的同學(xué)，讓我感受到了陸老師和徐老師的一片苦心。通過此次畢業(yè)設(shè)計，我也在整個過程中從陸老師和徐老師身上學(xué)到了做事要認真的道理，如果不是老師們的幫助，設(shè)計工作并不會這么順利的完成，在此我真心的感謝陸老師和徐老師的幫助，希望以后能有機會給予回報。感謝xx 老師 ，感謝 xx 老師。