【正文】 感謝在百忙之中評閱論文及參加答辯的專家和評委。感謝電氣教研室各位老師在四年的學(xué)習(xí)和生活中對我的關(guān)心和幫助。從最初論文的選題到最終的審閱定稿都凝聚了許多老師大量的心血。 雖然本次設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，但以此為基礎(chǔ)將會研制出性能更加完善的。但是真正使本設(shè)計產(chǎn)品化是不可能通過一次的研究就能夠完成的，因此本次研究僅僅是交直交變頻器的基本原理，還有許多向題有待進(jìn)一步研究。(8)變頻器具有過流保護、泵升電壓保護和過壓保護三種保護功能。 (6)采用SA4828作為IGBT的驅(qū)動芯片，它不僅可以產(chǎn)生可靠的驅(qū)動信號，而且可以在發(fā)生故障時對被驅(qū)動的IGBT進(jìn)行快速有效的保護。 (4)主回路采用交—直—交電壓型結(jié)構(gòu)，非常適用于中、小容量的交流調(diào)速系統(tǒng)。其中系統(tǒng)交直交仿真圖如下：圖61 系統(tǒng)總設(shè)計圖三相交流經(jīng)全橋整流濾波后電壓波形趨于平穩(wěn)，其波形如下：圖62 整流濾波電壓波形整流后波形已基本趨于平滑直流，經(jīng)三相電壓型逆變電路逆變后Uab相電壓波形類似正弦的pwm波，其波形如下：圖63 逆變Uab線電壓波形經(jīng)LCL濾波后波形為正弦波，其波形如下：圖64 濾波后Uab線電壓波形將整流逆變后三相電壓驅(qū)動三相異步電動機，電機轉(zhuǎn)速波形如下：圖65 三相異步電機轉(zhuǎn)速波形其電磁轉(zhuǎn)矩Te波形如下:圖66 電機Te波形圖67 電機轉(zhuǎn)子電流波形圖68 電機定子電流波形結(jié)論本文以SPWM方法為理論基礎(chǔ)，以8051,SA4828為核心器件，在分別討論了它們的原理和特點后，設(shè)計了一種電壓型交直交變頻器，本設(shè)計有以下特點: (1)選用的變頻調(diào)速控制方式是比恒定控制，從而實現(xiàn)了恒磁通變頻調(diào)速即恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 交直交變頻器按中間直流濾波環(huán)節(jié)的不同，又可以分為電壓型和電流型兩種，由于控制方法和硬件設(shè)計等各種因素，電壓型逆變器應(yīng)用比較廣泛。整流器為二極管三相橋式不控整流器或大功率晶體管組成的全控整流器，逆變器是大功率晶體管組成的三相橋式電路，其作用正好與整流器相反，它是將恒定的直流電交換為可調(diào)電壓，可調(diào)頻率的交流電。本設(shè)計中電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的仿真就是在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下，主要使用電力系統(tǒng)模塊庫和SIMULINK兩個模塊庫進(jìn)行。，有了電力系統(tǒng)模塊庫，該模塊庫主要由加拿大Hydro Quebec和TECSIM International公司共同開發(fā)。SIMULINK原本是為控制系統(tǒng)的仿真建立的工具箱，在使用中易編程、易拓展，并且可以解決MATLAB不易解決的非線性、變系數(shù)等問題。在SIMULINK平臺上，拖拉和連接典型的模塊就可以繪制仿真對象的模型框圖，并對模型進(jìn)行仿真。MATLAB比較易學(xué)，它只有一種數(shù)據(jù)類型（即64位雙精度二進(jìn)制），一種標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出語句，它用解釋方式工作，不需要編譯。 早期的MATLAB主要用于解決科學(xué)和工程的復(fù)雜數(shù)學(xué)計算問題。NDIV: MOV B, 16NDIVL1: CLK CMOV A, R5RLC A MOV R5, AMOV A, R4RLC AMOV R4, AMOV A, R3RLC AMOV R3, AXCH A, R2RLC AXCH A, R2MOV F0, CCLR CSUBB A, R7MOV R1, AMOV A, R2SUBB A, R6JB F0, NDVM1JC NDVD1NDVM1: MOV R2, AMOV A, R1MOV R3, AINC R5NDVD1: DJNZ B, NDVL1CLR F0RET6變頻器用MATLAB/SIMULINK仿真 MATLAB/SIMULINK簡介MATLAB是一種科學(xué)計算軟件。① 雙字節(jié)無符號數(shù)乘法子程序(R2R3)(R6R7)=(R4R5R6R7)QMUL: MOV A, R3MOV B, R7MUL ABXCH A, R7MOV R5, BMOV B, R2MUL ABADD A, R5MOV R4, A CLR AADDC A, BMOV R5, AMOV A, R6MOV B, R3MUL ABADD A, R4XCH A, R6XCH A, BADDC A, R5MOV R5, AMOV F0, CMOV A, R2MUL ABADD A, R5MOV R5, ACLR AMOV , CMOV C, F0ADDC A, BMOV R4, ARET② 雙字節(jié)無符號數(shù)除法子程序當(dāng)滿足（R2R3）＜（R6R7）時，（R2R3R4R5）247。所以，當(dāng)中斷時，只取TH0，將七寸放到11H中，除法運算的整數(shù)商存在12H，小數(shù)商存放到13H中。因為8051使用12MHz的時鐘頻率，一個機器周期是1us，所以調(diào)制波頻率的計算公式為：=0F4240H，也是一個3字節(jié)的數(shù)，因此，上式是一個3字節(jié)的除法運算。由于調(diào)制波頻率可能比較低，因此用T0溢出中斷來記錄一個ZPPR周期中T0溢出的次數(shù)，這個溢出次數(shù)保存到10H中。SPEED： MOV R2，04H ；做乘法準(zhǔn)備，求字 MOV R3，32H ；將1074（0432H）作為被乘數(shù)MOV R6，00H MOV R7，30H ；乘數(shù)為 LCALL QMUL ；調(diào)用乘法子程序MOV A，R7 ；積的低8位送入SA4828寄存器R0MOV DPTR，0000H ；指向R0MOVX DPTR, A MOV A,R6 ；積的次低8位送入SA4828寄存器R1INC DPTR ；指向R1MOVX DPTR, A INC DPTR ；指向R2 MOV A,20H ；將20H中存放的位控制參數(shù)送寄存器R2MOVX DPTR, AMOV A,0FFH ；求調(diào)制波幅值控制字MOV B,31H ；送BMUL AB ；255MOV R2, 00H ；準(zhǔn)備做除法MOV R3, 00HMOV R4,B ；將積作為被除數(shù)MOV R5, AMOV R6, 64HMOV R7,64H ；除以100LCALL NDIV ；調(diào)除法子程序MOV A,R5 ；商送入SA4628的寄存器R3INC DPTR ；指向R3MOVX DPTR, AMOV DPTR,000FH ；指向R15MOVX DOTR,A ；將寄存器中的值寫入SA4828控制寄存器SETB TR0 ；開始定時RET（3）中斷子程序設(shè)計本例中選用的中斷源有2個：T0中斷和中斷。調(diào)制波幅值控制字計算可由（57）式得： =這是2個單字節(jié)數(shù)相乘，再除以一個單字節(jié)的數(shù)，其結(jié)果是一個單字節(jié)數(shù)。調(diào)制波頻率字計算可由（56）式得：===1074 式中和的點位相同，因此，是無因次量。⑥看門狗設(shè)定不用看門狗，所以寄存器R4,R5的值均為00H。⑤波形選擇字和AC設(shè)定選用高效波形，選擇字是10；紅相控制幅值，AC=0。由式（53）得：=127512所以最小刪除脈沖設(shè)定字為49H，R1寄存器的值為49H。反算調(diào)制波頻率范圍為：=所以寄存器R0的值應(yīng)為010XXO11B，即43H。反算載波頻率為： ②調(diào)制波頻率范圍設(shè)定字由式（52）可得：取，所以m=2。① 載波頻率設(shè)定字由式（51）可得： 取=4，所以=3。在T0每次中斷時，給一個指示器加1，加1的結(jié)果存入RAM某個單元中，所以，本程序要用兩個中斷，程序如下：ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP WZDORG 000BHLJMP JA1START ：… SETB IT0 　 ；脈沖下降沿觸發(fā)外中斷MOV TMOD,10H ；T0工作在定時。可能會出現(xiàn)周期大于16位的T0所能定時的最長時間。時間間隔可用定時器T0求得（初始值為00H）。為了顯示調(diào)試波頻率，必須測量ZPPR引腳的輸出脈沖周期，其周期的倒數(shù)就是調(diào)制波頻率。我們采用Intel公司的8051單片機，對SA4828進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)而實現(xiàn)對三相交流電動機進(jìn)行調(diào)速控制[19]。s，死區(qū)延遲時間為6181。（7）軟復(fù)位控制RST是軟復(fù)位位，它與硬復(fù)位有相同的功能，高電平有效。（6）看門狗選擇看門狗選擇位WTE。（5）計數(shù)器復(fù)位控制 計數(shù)器復(fù)位。輸出禁止位。正反轉(zhuǎn)期間輸出波形連續(xù)。（3）正反轉(zhuǎn)選擇正反轉(zhuǎn)選擇位 /R控制三相PWM輸出的相序。 （2）調(diào)制波幅值選擇改變調(diào)制波幅值是用來改變輸出電壓，以達(dá)到變頻同時變壓的目的。R0～R5各寄存器的內(nèi)容見下表。 控制寄存器編程控制寄存器的作用主要是對調(diào)制波頻率(調(diào)速)、調(diào)制波幅值選擇(調(diào)壓)、正反轉(zhuǎn)選擇、輸出禁止位控制等進(jìn)行控制。當(dāng)每次向控制寄存器寫入數(shù)據(jù)時，自動用這個常數(shù)重置看門狗，即叫醒一次。(7)看門狗時間常數(shù)設(shè)定。： 波形選擇對應(yīng)波形WS1WS2波形00純正弦波01增強型10高效型(6)幅值控制。調(diào)制波形選擇是通過波形選擇字WS0、WS1這2位來完成的。脈沖延時為: （54）式中：的二進(jìn)制數(shù)即是脈沖延遲時間設(shè)定字。 (4)脈沖延遲時間設(shè)定。SA4828的工作順序是先刪除最窄脈沖，然后在延遲，應(yīng)是延遲前的最小刪除脈寬。最小刪除脈寬為： （53）式中：的二進(jìn)制數(shù)即是最小刪除脈寬設(shè)定字。(3)最小刪除脈寬設(shè)定。調(diào)制波頻率決定了電動機的轉(zhuǎn)速，因此應(yīng)先根據(jù)電動機的調(diào)速范圍，計算調(diào)制波頻率范圍。(2)調(diào)制波頻率范圍設(shè)定。理論上，載波頻率越高越好，但頻率越高損耗會越大，另外，還受開關(guān)管最高頻率的限制，因此要合理設(shè)定。 初始化編程時R0—R5各寄存器內(nèi)容76543210R0FRS2FRS1FRS0CFS2CFS1CFS0R1PDT6PDT5PDT4PDT3PDT2PDT1PDT0R2PDY5PDY4PDY3PDY2PDY1PDY0R3AC00WS1WS0R4WD15WD14WD13WD12WD11WD10WD9WD8R5WD7WD6WD5WD4WD3WD2WD1WD0 (1)載波頻率設(shè)定。包括載波頻率設(shè)定，調(diào)制波頻率范圍設(shè)定，脈沖延時時間設(shè)定，最小刪除脈寬設(shè)定，調(diào)制波形選擇，幅值控制，看門狗時間常數(shù)設(shè)定等。5 變頻器軟件設(shè)計 流程圖。SA4828的引腳接一個發(fā)光二極管，當(dāng)SA4828的輸出被封鎖時，發(fā)光二極管亮，用于指示封鎖狀態(tài)。虛擬寄存器R14,R15的地址：000EH，000FH，使單片機能在異常情況下封鎖SA4828的輸出，（ ）,測量調(diào)試波的頻率，用于顯示。 單片機系統(tǒng)圖因8051的復(fù)用總線結(jié)構(gòu)，SA4828的MUX引腳應(yīng)該接高電平或懸空不接。[15]。8051是高性能的單片機，因受到引腳數(shù)目的限制，它屬于地址與數(shù)據(jù)復(fù)用的單片機，可以與SA4828直接接口。它的性能的好壞及工作的正常與否對整個控制系統(tǒng)有著重要的影響。過流發(fā)生時，R上的壓降大于過流保護動作整定值，比較器LEM324輸出低電平去封鎖IGBT的驅(qū)動電路的輸入信號，即可使橋臂上的所有