【正文】 Fig 3 Sine Saw PWMOther signals with straight edges can be used for modulation a rising ramp carrier will generate PWM with Trailing Edge Modulation. Fig 1 modulated, sine modulated pulses1. Linear ModulationThe simplest modulation to interpret is where the average ON time of the pulses varies proportionally with the modulating signal. The advantage of linear processing for this application lies in the ease of demodulation. The modulating signal can be recovered from the PWM by low pass filtering. For a single low frequency sine wave as modulating signal modulating the width of a fixed frequency (fs) pulse train the spectra is as shown in Fig 2. Clearly a low pass filter can extract the modulating ponent fm.最后，特別的感謝王景利老師對我?guī)椭?！由于本人的水平有限，加上時間的倉促，設(shè)計中難免有疏漏和錯誤之處，希望老師給與諒解，同時也希望老師加以批改和指正，使我在以后的學(xué)習(xí)和工作中取得更大的成績。她淵博的專業(yè)知識、豐富的實踐工作經(jīng)驗、誨人不倦的育人精神和忘我的工作精神都給我留下了極其深刻的印象。 通過查閱資料、請教老師以及與同學(xué)之間的相互討論，我的畢業(yè)設(shè)計可以劃上一個圓滿的句號。IEEE，1993，IA29：902~909[27] . A PWM Inverter Algorithm for Adjustable Speed AC Drive Using a Nonconstant Vottage Source. IEEE [28] 16Bit Embedded Controller Handbook. INTEL [29] . The Drive Circuit for The IGBT Inverter. Project ReportDept of Compamp。華中理工大學(xué)出版社[10] 王占奎. [11] [J]常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院院報,(1)[12] 江明，王偉，變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展概況及趨勢，安徽工程科技學(xué)院學(xué)報，2002（4）[13] 胡崇岳，現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，1998，P4[14] 陳國呈，PWM變頻調(diào)速及軟開關(guān)電力變換技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，P3[15] 張少軍，杜金城，交流調(diào)速原理及應(yīng)用，中國電力出版社，[16] 陳堅，交流電機(jī)數(shù)學(xué)模型及調(diào)速系統(tǒng)，北京，國防工業(yè)出版社，1998[17] 李永東，脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)回顧、現(xiàn)狀及展望，電氣傳動，1996。但是總體比較上看PWM交流變頻調(diào)速系統(tǒng)仍然具有較高的使用價值。 系統(tǒng)的實時控制性好，電路簡單可靠，特別適用于中小功率的交流異步電動機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)。 設(shè)計中采用了大規(guī)模集成芯片HEF4752V，HEF4752V的使用不僅使系統(tǒng)的硬件設(shè)計得到簡化，而且還有助于提高系統(tǒng)運行的可靠性。 系統(tǒng)的實時控制性好，電路簡單可靠，特別適用于中小功率的交流異步電動機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)。 設(shè)計中采用了大規(guī)模集成芯片HEF4752V，HEF4752V的使用不僅使系統(tǒng)的硬件設(shè)計得到簡化，而且還有助于提高系統(tǒng)運行的可靠性。軟件程序部分均采用單片機(jī)匯編語言進(jìn)行編程。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件部分主要由單片機(jī)系統(tǒng)、整流系統(tǒng)、逆變器電路、PWM模塊、門極關(guān)斷可控硅（GTO）驅(qū)動電路、檢測保護(hù)電路及轉(zhuǎn)速測量電路等環(huán)節(jié)構(gòu)成。該系統(tǒng)主要是用單片機(jī)實現(xiàn)對整個變頻調(diào)速系統(tǒng)的檢測、控制和保護(hù)等工作?！　∮捎趶囊陨嫌布败浖煞矫娌扇×丝垢蓴_措施，得以保證了整個變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠工作。利用MCS—98單片機(jī)的監(jiān)視定時器(Watch Dog Timer)實現(xiàn)軟件的抗干擾措施。主電路中，在逆變器的直流輸入端，整流電路后端及逆變電路交流輸出端均設(shè)有濾波電路，以消除或減弱來自外部的噪聲干擾及逆變電路本身產(chǎn)生的干擾。變頻調(diào)速系統(tǒng)長期運行于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場，并且變頻器本身內(nèi)部主電路功率開關(guān)器件工作于大電流的高頻通斷狀態(tài)，由此亦將產(chǎn)生高頻電磁輻射，因而抗干擾措施是必不可少的。此時的三相正弦波就可作為異步電動機(jī)的供電電源，從而實現(xiàn)電機(jī)的平滑啟動，停車和脈寬范圍調(diào)速。它的工作原理是：采用三相二極管整流電路將三相交流點變成直流電；整流后的電壓波形是脈動的，脈動的直流電經(jīng)過電波電抗器、濾波電容的濾波后變成電壓恒定的直流電；通過改變上下為一組的GTO管的各組交替導(dǎo)通的時間來改變逆變器的輸出波形的頻率；在每組的GTO控制的周期內(nèi)，改變它們的通、關(guān)斷時間比，即通過改變脈沖寬度來改變逆變器輸出電壓幅值的大小。其控制程序見附錄Ⅲ。如果采用增量式算法 ，則由于公式中不出現(xiàn)項，易于實現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換。而增量式PID只需要計算增量，計算誤差或精度不足時對控制量的影響較小。主要有以下兩種方法：（1）面板輸入式（2）外接給定式四、位置式PID算法公式： （41） （42）則增量式PID控制算法公式為（41）減（42）得： （43）其中： 可見增量式PID算法只需要保持以前三個時刻的誤差（）即可。目標(biāo)值的預(yù)置 PID調(diào)節(jié)的根本依據(jù)是反饋量雨幕表值之間進(jìn)行比較的結(jié)果。三、變頻器中的PID調(diào)節(jié)功能的預(yù)置預(yù)置PID功能 預(yù)置的內(nèi)容是：變頻器PID功能是否有效。此外,微分反應(yīng)的是變化率,而當(dāng)輸入沒有變化時,微分作用輸出為零。在微分時間選擇合適情況下,可以減少超調(diào),減少調(diào)節(jié)時間。微分（D）環(huán)節(jié) 微分調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率,具有預(yù)見性,能預(yù)見偏差變化的趨勢,因此能產(chǎn)生超前的控制作用,在偏差還沒有形成之前,已被微分調(diào)節(jié)作用消除。反之Ti大則積分作用弱,加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降,動態(tài)響應(yīng)變慢。因為有誤差,積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行,直至無差,積分調(diào)節(jié)停止,積分調(diào)節(jié)輸出常值。比例作用大,可以加快調(diào)節(jié),減少誤差,但是過大的比例,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降,甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。這種變頻器的目標(biāo)值可以由鍵盤給定，也可以從給定輸入端輸入。一、 反饋信號的接入法 輸入法 變頻器在使用“PID功能”時，將穿感器測得的反饋信號直接接到給定的信號端，其“目標(biāo)信號”由鍵盤給定。 8279中斷程序流程圖讀FIFO RAM命令字→8279→40H→（7FFFH）讀按鍵輸入值A(chǔ)鍵值送8098片內(nèi)RAM內(nèi)暫存中斷返回開始 向8279送寫顯示RAM命令字寫入顯示數(shù)據(jù)個數(shù)置初值將寫入待顯示數(shù)據(jù)查表變?yōu)槎芜x碼寫入8279計數(shù)器減1=0？返回YN 開始 顯示程序流程圖 變頻調(diào)速的PID控制PID控制屬于閉環(huán)控制，是指控量的檢測信號反饋到變頻器，與被控量的目標(biāo)信號相比較，以判斷是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。8位顯示數(shù)據(jù)的段選碼存放在8051片內(nèi)RAM的30H～37H單元；16個鍵的鍵值讀出后存放在40H～4FH中，8098晶振為6MHz。主程序系統(tǒng)初始化顯示子程序有鍵按下啟動鍵轉(zhuǎn)相應(yīng)鍵處理子程序轉(zhuǎn)啟動處理子程序正常運行，U、I檢測及處理子程序轉(zhuǎn)速測量及PI調(diào)節(jié)運算處理子程序變速變速處理子程序停車停車處理并顯示YYNNNYYU1，I1，f1YN1 主程序框圖 鍵盤顯示原理對于一般接口電路，鍵盤的讀出即可用中斷方式，也可以用查詢方式。 電動機(jī)給定頻率穩(wěn)定運行后，可通過鍵盤輸入該再次轉(zhuǎn)向下的頻率值，控制電動機(jī)頻率。系統(tǒng)經(jīng)過啟動前檢測正常后，可接通主電路，然后控制電動機(jī)，按照電動機(jī)的給定轉(zhuǎn)向和給定頻率，啟動電動機(jī)，待給定穩(wěn)定后，8253輸出狀態(tài)不便，8098只從事系統(tǒng)檢測、保護(hù)和顯示等管理工作。對系統(tǒng)加減速時間、恒壓頻比的設(shè)置都可由鍵盤輸入完成，若輸入完成正確則系統(tǒng)進(jìn)入“啟動等待”狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)正常運行時，可隨時改變和顯示加減速時間。其相對誤差為： Δn/n=1/（m2ˊ1） （311） M/T法示意圖 保護(hù)電路電壓U檢測采用電壓檢測器MC34064配合光電耦合器件與單片機(jī)實現(xiàn)接口；電流I檢測則采用霍爾傳感器LA 25—NP檢測直流電流；當(dāng)檢測到電壓或電流值超過設(shè)定的參數(shù)時，單片機(jī)則立即產(chǎn)生中斷處理，即刻封鎖輸出給GTO的PWM信號，并控制發(fā)出聲光報警信號。測量時間到，先停止對編碼器輸出脈沖個數(shù)的計數(shù)，等到下一個編碼器輸出脈沖上升沿到來時，再停止對時鐘脈沖計數(shù)，以保證測到編碼器完整的輸出脈沖；所設(shè)的基本測量時間TC可避免T法因轉(zhuǎn)速高導(dǎo)致測量時間減少的缺點；同時讀取對時鐘脈沖的計數(shù)值可避免M法因轉(zhuǎn)速降低導(dǎo)致精度變差的缺點。對于每轉(zhuǎn)有P個脈沖的轉(zhuǎn)速，在T時間內(nèi)計數(shù)值為m2，則轉(zhuǎn)速為： n= （rpm） （38）誤差來源于1個時鐘脈沖，即得到相對誤差1/m2。1個編碼器輸出脈沖，即得到相對誤差1/m1?！∞D(zhuǎn)速測量電路 M法工作原理M法指在固定時間內(nèi)測量轉(zhuǎn)速輸出（即編碼器輸出）脈沖的個數(shù)，該法適用于高速測量。圖中Ⅰ區(qū)的作用是消除HEF 4752V輸出的PWM波形中固有的互鎖延遲間隔；Ⅱ區(qū)的作用是控制PWM波形的最小開通、關(guān)斷脈沖寬度，其寬度值由RT、CT參數(shù)決定；Ⅲ區(qū)的作用是產(chǎn)生互鎖延遲間隔，此區(qū)使用的R—C—D電路和門電路是為了使同一橋臂的GTO具有“延遲開通”和“立即關(guān)斷”的功能，即產(chǎn)生了互鎖延遲間隔，延遲時間值則可通過R、C這兩個參數(shù)控制。而當(dāng)采用GTO作開關(guān)元件時，由于模塊HEF4752V產(chǎn)生的輸出波形在調(diào)制深度不斷增加時，其導(dǎo)通脈沖最小寬度不斷減小直到脈沖消失，由前面的分析可知其不能直接作為GTO的PWM控制信號，但如果把模塊HEF4752V產(chǎn)生的PWM信號通過一定的硬件電路以保證最小的脈沖寬度，則仍可作為GTO的PWM控制信號。我們采用控制GTO最小導(dǎo)通時間的方法來加以解決。通過對GTO的分析研究，我們可以發(fā)現(xiàn)在采用GTO的逆變線路中，存在著同一橋臂的瞬態(tài)短路現(xiàn)象。值得注意的是：比值fFCT/fVCT(NOM)，；，波形向矩形波轉(zhuǎn)變，；高于3時，由于內(nèi)部同步電路失去作用，波形變得很不穩(wěn)定，可見3為頻率比的上限。 （34）輸入時鐘RCT是固定時鐘，用來設(shè)定最大逆變器開關(guān)頻率fs(MAX)，則時鐘輸入RCT的頻率為fRCT=280fs(MAX)=280=780kHz 電壓控制時鐘VCT是為保證在調(diào)速過程中電機(jī)主磁通為恒值，即電機(jī)電壓與頻率比為常數(shù)而設(shè)置的，頻率fVCT由式（34）確定，由fVCT決定輸出波形的幅值。 （33）式中：fl——電動機(jī)的額定頻率；Ule——電動機(jī)的額定電壓有效值。引腳FCT控制著逆變器的輸出頻率fout，從而控制了電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。但引腳A還有另外一個用處，即剛通電時，引腳A置高電平初始化整個IC片，被用做復(fù)位信號。在無故障的情況下，L為高電平，解除封鎖。當(dāng)GTO模塊出現(xiàn)過流、欠壓、短路或過熱等故障時，故障信號變?yōu)榈碗娖健? （31）相序輸入引腳CW用來控制電機(jī)轉(zhuǎn)向，當(dāng)引腳CW為低電平時，相序為R，B，Y；當(dāng)引腳CW為高電平時，相序為R，Y，B。為防止逆變器同一橋臂的兩只管子同時導(dǎo)通，互鎖推遲間隔的長短和晶閘管模式下觸發(fā)脈沖串的頻率和寬度。 能1OBC1B相換流開關(guān)信號12OBM2B相主開關(guān)信號23OBM1B相主開關(guān)信號14RCT最高開關(guān)頻率基準(zhǔn)時鐘5CW電機(jī)換相控制信號6OCT推遲輸出時鐘7K選擇互鎖推遲間隔8ORM1R相主開關(guān)信號19ORM2R相主開關(guān)信號210ORC1R相換流開關(guān)信號111ORC2R相換流開關(guān)信號212FCT頻率時鐘13A復(fù)位輸入控制14VSS接地端15B測試電路用信號16C測試電路用信號17VCT電壓時鐘18CSP電流采樣脈沖19OYC2Y相換流開關(guān)信號220OYC1Y相換流開關(guān)信號121OYM2Y相主開關(guān)信號222OYM1Y相主開關(guān)信號123RSYN