【正文】 容器將把儲存的電能再放出來。換句話說，濾波的任務(wù)，就是把整流器輸出電壓中的波動成分盡可能地減小，改造成接近恒穩(wěn)的直流電。這種脈動直流一般是不能直接用來給無線電裝供電的。本來光電脈沖編碼器的A、B輸出可以直接接到TMS320F2407的QEP1，QEP2上，但為了保護起見，還是加上光電隔離電路。設(shè)采樣時間為Tc，光電碼盤的脈沖數(shù)為Pn，在采樣時間內(nèi)所測到的脈沖數(shù)為m，則, 電機轉(zhuǎn)速N (r/min)為：N=60m/TcPn （）本系統(tǒng)采用歐姆龍公司的旋轉(zhuǎn)編碼器，型號是E6B2CWZ6C，1200P/R，它由5～24V供電，有三路輸出，分別為A相、B相、Z相。二是速度估計算法，不同的速度估計算法可以得到不同的速度檢測性能。 轉(zhuǎn)速檢測電路電動機的轉(zhuǎn)速是通過光電脈沖編碼器檢測的，電機轉(zhuǎn)速檢測的正確性和精度將直接影響調(diào)速系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。它自身工作和電源電壓的范圍較寬(3～20V)，在它的內(nèi)部還設(shè)計有與被驅(qū)動的功率器件所通過的電流成線性關(guān)系的電流放大器，電路設(shè)計還保證了內(nèi)部的3個通道的高壓側(cè)驅(qū)動器和低壓側(cè)驅(qū)動器可單獨使用，亦可只用其內(nèi)部的3個低壓側(cè)驅(qū)動器，并且輸入信號與TTL及COMS電平兼容。IR2132可用來驅(qū)動工作在母電線電壓不高于600V的電路中的功率MOS門器件，其可輸出的最大正向峰值驅(qū)動電流為250mA，而反向峰值驅(qū)動電流為500mA。但信號的最大傳輸速度受磁飽和特性的限制，因而信號的頂部不易傳輸。 IR2132驅(qū)動三相逆變橋光電隔離具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，但存在共模抑制能力差，傳輸速度不是很快，一般快速光耦的速度可達幾十KHz。在功率變換裝置中，根據(jù)主電路的結(jié)構(gòu)，其功率開關(guān)器件一般采用直接驅(qū)動和隔離驅(qū)動兩種方式，采用隔離驅(qū)動方式時需要將多路驅(qū)動電路、控制電路、主電路互相隔離，以免引起災(zāi)難性的后果。續(xù)流二級管的耐壓和續(xù)流計算與上相同，考慮到市場價格供貨和價格的情況實際選 用GTR為GT25Q101，續(xù)流二極管為MUR860。IGBT正反向峰值電壓為： Um=220=311V （）考慮到2～3倍安全系數(shù)，取耐壓值為1000V。通過二極管的峰值電流為：Im =2 =2= （）流過二極管電流的有效值： （）二極管電流定額：In =()Id/= （）考慮濾波電容充電電流的影響，需要留有較大的電流余量，選用IN=2A，整流二極管電壓定額：Ud =(2or3)Um =(2or3)220=622or933V （）根據(jù)上面計算的電壓和電流以及市場價格和供貨情況，實際選用的整流二極管為5A、1000V。以8051為控制核心，采用交直交電壓源變頻器結(jié)構(gòu)。由單片機輸出兩路互補（有一定死區(qū)時間）單極性SPWM波來控制該逆變電源。開始 中斷服務(wù)子程序初始化鍵盤子程序YSE NOSPWM脈沖計算程序SPWM輸出程序輸出頻率變化否 程序流程圖應(yīng)該注意的一點是，CCFn位和CF位（計數(shù)器/定時器溢出標志）由硬件置位，但不能由硬件自動清0，必須在中斷程序中用軟件清0。在中斷服務(wù)程序中，首先根據(jù)CCFn的值來判斷發(fā)生匹配的捕捉/比較模塊，然后根據(jù)該模塊CEX引腳上的電平狀態(tài)判斷是將SPWM波形的高電平脈寬值還是低電平脈寬值累加到捕捉/比較模塊寄存器上；同時，根據(jù)脈寬數(shù)據(jù)指針與max是否相等來確定一個SPWM周期的結(jié)束和下一個周期的開始，以便正確載入對應(yīng)數(shù)據(jù)。 (3)程序流程，在系統(tǒng)初始化過后首先通過鍵盤設(shè)置輸出頻率，然后進入SPWM脈寬計算程序，根據(jù)所設(shè)置頻率選擇調(diào)制比N，計算脈寬并確定max。如果選用捕捉/比較模塊0輸出此路SPWM，則首先將l0裝入16位捕捉/比較寄存器PCA0CP0中，并且將16位計數(shù)器/定時器PCA0H和PCA0L清零，然后啟動PCA計數(shù)器；當捕捉/比較寄存器的數(shù)值與計數(shù)器/定時器的數(shù)值相等時，CEX0引腳就會由原來的低電平跳變?yōu)楦唠娖?，并且產(chǎn)生一個CCF中斷；在CCF中斷程序中，將h0累加到PCA0CP0上；中斷過程中，計數(shù)器的數(shù)值是連續(xù)增加的，當其值與改變過后的捕捉/比較寄存器的數(shù)值相等時，又會使得CEX0引腳由原來的高電平跳變?yōu)榈碗娖?，并且產(chǎn)生一個CCF中斷；然后在中斷過程中又將l1累加到PCA0CP0上。置位PCA0CPMn寄存器中的TOGn、MATn、ECOMn和ECCFn位，將允許高速輸出方式，同時允許CCF中斷。本文中，產(chǎn)生頻率可變的SPWM波形是使用了捕捉/比較模塊的高速輸出工作方式，其原理如下：當PCA的16位計數(shù)器/定時器PCA0H（高8位）和PCA0L（低8位）與16位捕捉/比較模塊寄存器PCA0CPHn（高8位）和PCA0CPLn（低8位）發(fā)生匹配時，模塊的CEXn引腳上的邏輯電平將發(fā)生跳變，并產(chǎn)生一個中斷請求，即將控制寄存器PCA0CN中相應(yīng)的CCFn位置位，當CCF中斷被允許時，CPU將轉(zhuǎn)向CCF中斷服務(wù)程序。如圖2所示，16位PCA專用計數(shù)器/定時器的時基信號可有多種選擇，可通過配置相關(guān)的系統(tǒng)控制器的特殊功能寄存器（SFR）來實現(xiàn)。在對稱規(guī)則采樣情況下，只要知道采樣點時刻t就可以確定這個采樣周期內(nèi)的脈沖寬度TPM和時間間隔Toff，從而可以計算出SPWM波形高、低脈沖的寬度。根據(jù)三角形相似關(guān)系，得到所以，其中，M=Uc/Ur為調(diào)制比，t為采樣點（這里為頂點采樣）的時刻。典型的單極性對稱規(guī)則采樣法，在三角波的峰值時刻采樣正弦調(diào)制波并將采樣值保持，分別取保持值和三角波交點作為脈沖寬度時間。由微控制器來實現(xiàn)SPWM波形的方法有表格法、隨時計算法和實時計算法，但前兩種無實時處理能力。主要由主電路（整流電路、逆變和逆變驅(qū)動電路、檢測電路、濾波電路）、光電隔離電路、過壓保護電路、8051控制電路和人機接口電路組成。 ?；魻栯娏鳌㈦妷簜鞲衅鲗z測到的逆變模塊的三相輸出電流、電壓信號，經(jīng)采樣保持后進入單片機，完成A/D轉(zhuǎn)換后，由CPU進行處理。執(zhí)行部分為三相異步交流電動機。 系統(tǒng)工作原理，從結(jié)構(gòu)上主要分為控制部分和執(zhí)行部分。隨著電力電子技術(shù)的日益發(fā)展和PWM控制技術(shù)的成熟, 利用電機的轉(zhuǎn)速和輸入電源的頻率是線性關(guān)系這一原理, 將50Hz 的交流電通過整流和逆變轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)的電源, 供給異步電動機,實現(xiàn)調(diào)速的目的。雖然硬件電路較復(fù)雜，但其克服了傳統(tǒng)的PWM控制方法的不足，適用于各種脈寬調(diào)制軟開關(guān)逆變器，具有反應(yīng)快、開關(guān)頻率恒定、魯棒性強等優(yōu)點。單周控制器由控制器、比較器、積分器及時鐘組成，其中控制器可以是RS觸發(fā)器。 非線性控制PWM 單周控制法又稱積分復(fù)位控制(Integration Reset Control，簡稱IRC)，是一種新型非線性控制技術(shù)，其基本思想是控制開關(guān)占空比，在每個周期使開關(guān)變量的平均值與控制參考電壓相等或成一定比例。 直接轉(zhuǎn)矩控制PWM直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量來控制，它也不需要解耦電機模型，而是在靜止的坐標系中計算電機磁通和轉(zhuǎn)矩的實際值，然后，經(jīng)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的BandBand控制產(chǎn)生PWM信號對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進行最佳控制，從而在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，能方便地實現(xiàn)無速度傳感器化，有很快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度和很高的速度及轉(zhuǎn)矩控制精度，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。 但是，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準確觀測，以及矢量變換的復(fù)雜性，使得實際控制效果往往難以達到理論分析的效果，這是矢量控制技術(shù)在實踐上的不足。其實質(zhì)是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度、磁場兩個分量進行獨立控制。但由于未引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，系統(tǒng)性能沒有得到根本性的改善。在比較估算磁通和給定磁通后，根據(jù)誤差決定產(chǎn)生下一個電壓矢量，形成PWM波形。此法輸出電壓比正弦波調(diào)制時提高15%，諧波電流有效值之和接近最小。 具體方法又分為磁通開環(huán)式和磁通閉環(huán)式。它以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的，用逆變器不同的開關(guān)模式所產(chǎn)生的實際磁通去逼近基準圓磁通，由它們的比較結(jié)果決定逆變器的開關(guān)，形成PWM波形。目前，這類調(diào)節(jié)器的局限性是響應(yīng)速度及過程模型系數(shù)參數(shù)的準確性。 預(yù)測電流控制法預(yù)測電流控制是在每個調(diào)節(jié)周期開始時，根據(jù)實際電流誤差，負載參數(shù)及其它負載變量，來預(yù)測電流誤差矢量趨勢，因此，下一個調(diào)節(jié)周期由PWM產(chǎn)生的電壓矢量必將減小所預(yù)測的誤差。此時開關(guān)頻率一定，因而克服了滯環(huán)比較法頻率不固定的缺點。其缺點是開關(guān)頻率不固定造成較為嚴重的噪音，和其他方法相比，在同一開關(guān)頻率下輸出電流中所含的諧波較多。 滯環(huán)比較法這是一種帶反饋的PWM控制方式，即每相電流反饋回來與電流給定值經(jīng)過滯環(huán)比較器，得出的相應(yīng)橋臂開關(guān)器件的開關(guān)狀態(tài)，使得實際電流跟蹤給定電流的變化。 電流控制PWM 電流控制PWM的基本思想是把希望輸出的電流波形作為指令信號，把實際的電流波形作為反饋信號，通過兩者瞬時值的比較來決定各開關(guān)器件的通斷，使實際輸出隨指令信號的改變而改變。這個脈沖并不是開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖信號，但由于已知三相線電壓的脈沖工作模式，就可以確定開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖信號了。把這樣的電壓波形作為脈寬調(diào)制的參考信號，載波仍用三角波，并把各區(qū)間的曲線用直線近似(實踐表明，這樣做引起的誤差不大，完全可行)，就可以得到線電壓的脈沖波形，該波形是完全對稱，且規(guī)律性很強，負半周是正半周相應(yīng)脈沖列的反相，因此，只要半個周期兩邊60176。區(qū)間用(Uvw+Uwu)表示，當將Uvw和Uwu作同樣處理時，就可以得到三相線電壓波形只有半周內(nèi)兩邊60176。對于某一線電壓例如Uuv，半個周期兩邊60176。 單元脈寬調(diào)制法因為，三相對稱線電壓有Uuv+Uvw+Uwu=0的關(guān)系，所以，某一線電壓任何時刻都等于另外兩個線電壓負值之和。除了可以注入三次諧波以外，還可以注入其他3倍頻于正弦波信號的其他波形，這些信號都不會影響線電壓。 馬鞍形波與三角波比較法馬鞍形波與三角波比較法也就是諧波注入PWM方式(HIPWM)，其原理是在正弦波中加入一定比例的三次諧波，調(diào)制信號便呈現(xiàn)出馬鞍形，而且幅值明顯降低，于是在調(diào)制信號的幅值不超過載波幅值的情況下，可以使基波幅值超過三角波幅值，提高了直流電壓利用率。 線電壓控制PWM 前面所介紹的各種PWM控制方法用于三相逆變電路時，都是對三相輸出相電壓分別進行控制的，使其輸出接近正弦波，但是，對于像三相異步電動機這樣的三相無中線對稱負載，逆變器輸出不必追求相電壓接近正弦，而可著眼于使線電壓趨于正弦。 由于當梯形波幅值和三角波幅值相等時，其所含的基波分量幅值已超過了三角波幅值，從而可以有效地提高直流電壓利用率。因此，為了提高直流電壓利用率，提出了一種新的方法——梯形波與三角波比較法。該方法的實現(xiàn)有以下幾種方案。前面提到的采樣控制理論中的一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。正因為如此，即使在IGBT已被廣泛應(yīng)用的今天，對于載波頻率必須限制在較低頻率的場合，隨機PWM仍然有其特殊的價值；另一方面則說明了消除機械和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作頻率，隨機PWM技術(shù)正是提供了一個分析、解決這種問題的全新思路。它是把每一脈沖的寬度均相等的脈沖列作為PWM波，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化。 相電壓控制PWM 等脈寬PWM法VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)裝置在早期是采用PAM(Pulse Amplitude Modulation)控制技術(shù)來實現(xiàn)的，其逆變器部分只能輸出頻率可調(diào)的方波電壓而不能調(diào)壓。由于當今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了學(xué)科之間的界限,結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振軟開關(guān)技術(shù)將會成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。直到進入上世紀80年代，隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，PWM控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。采樣控制理論中有一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。PWM脈寬調(diào)制是利用相當于基波分量的信號波（調(diào)制波）對三角載波進行調(diào)制，以達到調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度的目的。第三章 脈寬調(diào)制技術(shù)PWM技術(shù)是利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，通過控制電壓脈沖寬度和電壓脈沖序列的周期以達到變壓和變頻的目的。目前使用較多的是“交—直—交”變頻，將50Hz交流整流為直流電Ud，再由三相逆變器將直流逆變?yōu)轭l率可調(diào)的三相交流供給鼠籠電機實現(xiàn)變頻調(diào)速。變頻器就是在調(diào)整頻率的同時還要調(diào)整電壓，故簡稱VVVF（裝置）。而變頻調(diào)速的關(guān)鍵設(shè)備就是變頻器它決定整個調(diào)速系統(tǒng)的性能。異步電動機的同步轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速n之差與同步轉(zhuǎn)速之比，叫異步電動機的轉(zhuǎn)差率，以s表示s = (n1 – n) / n1 = 1 – n / n1n1s = n1 – nn = n1(1s)n = (1s) 60f / p 由電機學(xué)理論可知，電動機的轉(zhuǎn)速為n=60f/p，式中f—電源頻率；p—磁極對數(shù)；當P為定值時，n與f成正比。 f——電源頻率（Hz）；在這里通過改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值；通過改變調(diào)制周期控制其輸出頻率，從而在逆變器上同時實現(xiàn)輸出電壓和頻率的控制，而滿足變頻調(diào)速對U /f的協(xié)調(diào)控制要求。在變頻調(diào)速時，電動機的轉(zhuǎn)矩Tmax =Cm (u／f)2 式中：Cm電動機常數(shù)；u電源電壓；f電源頻率。電源裝置變頻調(diào)速的主裝置的主回路由充電接觸器、進線電抗器、充