基于波形發(fā)生器的三相spwm正弦脈寬調(diào)制電路設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2024-09-04 14:30本頁(yè)面
【正文】 小的輸入輸出延遲時(shí)間，以提高工作效率。對(duì) IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的要求如下： （ 1） 提供適當(dāng)?shù)恼嗪头聪蜉敵鲭妷?，?IGBT 可靠的開通和關(guān)斷。 光 耦 隔 離器的電路示意圖如圖 。如圖 。為了抑制諧波電流，對(duì)于較大容量的 PWM變頻器，都應(yīng)在輸入端設(shè)有進(jìn)線電抗器。本課題中主電路中的整流器是由六個(gè)二極管（ D7～ D12)組成，二極管整流器雖是全波整流裝置，但由于其輸入端有濾波電容存在，只有當(dāng)交流電壓幅值超過電容電壓時(shí)，才有充電電流流通，交流電壓低于電容電壓時(shí)，電流便終止，因此輸入電流呈脈沖波形。 圖中 Ql～ Q6 是逆變器的六個(gè)功率開關(guān)器件，各與一個(gè)續(xù)流二極管（ D1～ D6）并聯(lián)。但在三相逆變電路中，應(yīng)用最為廣泛的還是三相橋式逆變電路?，F(xiàn)已成為中、大功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件。它是一種典型的全控器件。二極管整流橋把輸入的交流電變?yōu)橹绷麟姟? 圖 80C196KC的最小系統(tǒng) 主電路的設(shè)計(jì) 主電路由三相整流橋、濾波器、三相電壓型橋式逆變電路組成。 最小系統(tǒng)是指能使單片機(jī)工作而所加的最少的外圍設(shè)備，一般包括 復(fù)位電路 和晶振電路等。在單片機(jī)擴(kuò)展 I/O 口時(shí)，可使用8155 和 8255 等芯片。 雖然看起來 I/O 端口較多，但 P0 口同時(shí)用作片內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入引腳 ～ ； P2 口是多功能口，其中 ～ 共有六個(gè)腳，具有復(fù)用功能，與芯片的其他功能共享； P3 口和 P4 口一般用作系統(tǒng)總線 AD0～ AD15，通常不能再作 I/O 口，這樣當(dāng)構(gòu)成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)后，只剩下 P1 口作為一般 I/O 口使用。 80C196KC 芯片是 16 位 MCS_196 系列單片機(jī)的重要成員，在工程應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 80C196KC 可以采用 16MHz 的晶振，內(nèi)部時(shí)鐘是 2 分頻，其運(yùn)行速度比 12MHz 的 80C196KB 快 33%，比 12MHz 的 8096BH 快 1 倍。 圖 系統(tǒng)硬件電路總體框圖 整流電路 80C196KC 單片機(jī) 隔離電路 驅(qū)動(dòng)電路 保護(hù)電路 逆變電路 檢測(cè)電路 電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)制電路 電動(dòng)機(jī) 電源電路 帶有波形發(fā)生器的微處理器芯片的選擇 80C196KC 是 CHMOS 高性能 16 位 單片機(jī)中的一個(gè)新分支 ,內(nèi)部EPROM/ROM 為 16b，內(nèi)部 RAM 為 488b，有 24b 的專用寄存器。確定主電路模塊之后，采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)制系統(tǒng)，同時(shí)確定電源電路模塊 ,保護(hù)電路模塊，檢測(cè)電路模塊，驅(qū)動(dòng)電路模塊等。首先主電路是三相橋式全控整流電路，然后經(jīng)控制電路，輸出的三相SPWM再者由電容濾波器濾波獲得直流電源， 最后經(jīng) IGBT逆變電路逆變，得到可調(diào)交流電源。這樣結(jié)合了模擬和數(shù)字的優(yōu)點(diǎn) ,使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)既具有速度快 ,穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn) ,又可提高調(diào)速精度。 如果要提高其分辨率可以選擇高速輸出口 ～ 來產(chǎn)生 PWM 脈沖信號(hào)。 80C196KC 本身帶有 8 路 A/D 轉(zhuǎn)換器，使得 A/D 轉(zhuǎn)換非常方便。該方法要考慮指令功能、存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度是否影響實(shí)時(shí)性，如采用 89C51 單片機(jī)查表法生成 SPWM 控制脈沖列的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是電路集成度高、可靠性高，缺點(diǎn)是無(wú)法全面實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的反饋控制、監(jiān)視管理和保護(hù)工作，故一般也要配合單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。 方案二：專用芯片法。而這種控制電路要實(shí)現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)壓都離不開 CPU、EPROM、 A／ D、 D／ A 轉(zhuǎn)換器等。當(dāng)二者采用電壓電流瞬時(shí)值雙閉環(huán)反饋的控制策略時(shí)，均能夠輸出高質(zhì)量的正弦波，且系統(tǒng)擁有良好的動(dòng)態(tài)性能 . 常見 SPWM 信號(hào)產(chǎn)生方法 方案一：模擬調(diào)制器法。 當(dāng)前逆變電源的控制技術(shù)中，滯環(huán)控制技術(shù)和 SPWM 控制技術(shù)是變頻電源中比較常用的兩種控制方法。相當(dāng)于基波分量的信號(hào)波（調(diào)制波）并不一定指正弦波，在 PWM 優(yōu)化模式控制中可以是預(yù)畸變的信號(hào)波，正弦信號(hào)波是一種最通常的調(diào)制信號(hào)，但決不是最優(yōu)信號(hào)。 變頻調(diào)速中，前者主要應(yīng)用于 PWM 斬波（ DC－ DC 變換），后者主要應(yīng)用于 PWM 逆變（ DC－ AC 變換）。所以可用等幅值的不同寬度的脈沖來等效一些想要的波形。利用 80C196KC 單片機(jī)為控制核心產(chǎn)生 SPWM 波，經(jīng)過保護(hù)、隔離、驅(qū)動(dòng)電路后的 SPWM 波，控制三相全橋逆變電路產(chǎn)生一個(gè)頻率和電壓都可調(diào)的交流輸出，經(jīng)濾波電路后供給負(fù)載使用。 在本課題里對(duì)目前產(chǎn)生 SPWM 的各種算法進(jìn)行比較和研究。 本文介紹了一種利用 80C196KC單片機(jī)實(shí)現(xiàn)輸出頻率可變 SPWM波形的方法。而模擬電路和數(shù)字電路等硬件電路來產(chǎn)生 SPWM波形是一種切實(shí)可行的方法，但是這種方法控制電路復(fù)雜、抗干擾能力差、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)比較困難。 關(guān)鍵 詞 ： 80C196KC； SPWM；單片機(jī)最小系統(tǒng)；逆變電路 目錄 第 1 章 緒論 ......................................................................................................... 2 第 2 章 SPWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原理 ..................................................... 3 SPWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原理 .............................................................. 3 常見 SPWM 信號(hào)產(chǎn)生 方法 ..................................................................... 4 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) ................................................................................................ 5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總方案的確定 ................................................................... 5 帶有波形發(fā)生器的微處理器芯片的選擇 ............................................... 6 主電路的設(shè)計(jì) ........................................................................................... 7 三相電壓型橋式逆變電路 ........................................................... 7 SPWM 主電路的設(shè)計(jì) ................................................................ 8
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