【正文】 R相同步信號24L停止/啟動系統(tǒng)25I選擇晶體管/晶閘管模式26VAV平均電壓27OBC2B相換流開關(guān)信號228VDD工作電壓(10V)輸入引腳功能輸入引腳I用來決定逆變器驅(qū)動輸出模式的選擇，當(dāng)引腳I為低電平時，驅(qū)動模式是晶體管，當(dāng)引腳I為高電平時，驅(qū)動模式是晶閘管。 稱功 HEF4752V管腳功能描述引調(diào)制頻率可調(diào)范圍為0～100Hz，且能使逆變器輸出電壓同步調(diào)節(jié)；為防止逆變器上下橋臂直通，在每相主控脈沖間插入死區(qū)間隔，間隔時間連續(xù)可調(diào)。 HEF4752芯片主要特點(diǎn)如下：能產(chǎn)生三對相位差120176。這種芯片既可用于有強(qiáng)迫換流電路的三相晶閘管變頻器，也可以用語全控型開關(guān)器件構(gòu)成的變頻器。 鍵盤顯示電路 PWM信號的產(chǎn)生HEF 4752V是英國Mullard公司生產(chǎn)的用來產(chǎn)生正弦脈寬調(diào)制(PWM)控制信號的全數(shù)字化集成電路。P0口作為數(shù)據(jù)線，用于向8279寫入顯示字、控制字以及讀回按下鍵的鍵值。8279的中斷請求信號IQR經(jīng)過反向器與8098的INT1相連。本系統(tǒng)采用8位8段共陰極LED顯示器。SL0～SL2接譯碼器74LS138的輸入端，譯碼器的輸出Y0、Y1作為鍵盤行掃描線，查詢線則由反饋輸入線RL0～RL7提供。本系統(tǒng)采用了16個按鍵的配置，即10個數(shù)字鍵和6個功能鍵。利用8279，可實(shí)現(xiàn)對鍵盤/顯示妻的自動掃描，并識別鍵盤上閉合鍵的鍵號，不僅可以節(jié)省CPU對鍵盤/顯示器的造作時間，從而減輕CPU的負(fù)擔(dān)，而且顯示穩(wěn)定，程序簡單，不會出現(xiàn)誤操作動作。主要特點(diǎn)是：有3個獨(dú)立的16位計數(shù)器；每個計數(shù)器都可以按照二進(jìn)制或者二十進(jìn)制計數(shù)；每個計數(shù)器輸入頻率最高可達(dá)2MHz；每個計數(shù)器都可以由程序確定按照6種不同的方式工作；所有的輸入輸出都與TTL兼容。8098組成的最小系統(tǒng)中，其中74LS373是地址鎖存器，輸出為低8位地址；2764為8k的EPROM，作為程序存儲器；6264為8k的RAM，作為數(shù)據(jù)存儲器。一個16位的程序監(jiān)視寄存器，為排除故障提供了理想手段?？啥〞r輸入、輸出的高速輸入、輸出口。它的內(nèi)部是16位的，對外是8位數(shù)據(jù)接口，8098具有以下優(yōu)點(diǎn)：16位CPU，加之232個片寄存器均可充當(dāng)累加器，運(yùn)算速度有明顯地提高。　　本裝置的單片機(jī)控制系統(tǒng)是整個變頻調(diào)速系統(tǒng)的測控中心，通過鍵盤設(shè)置或修改系統(tǒng)運(yùn)行及保護(hù)的參數(shù)，啟動前，單片機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行啟動前檢測，在保證電路電壓、電流正常且無電流沖擊的情況下才允許啟動，正常運(yùn)行時單片機(jī)在控制HEF4752V產(chǎn)生PWM信號的同時，還要完成對轉(zhuǎn)速的檢測，進(jìn)行數(shù)字PI調(diào)節(jié)的運(yùn)算及處理，監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行，若出現(xiàn)故障則進(jìn)行保護(hù)處理，并根據(jù)檢測結(jié)果顯示相應(yīng)的故障狀態(tài)。為了使預(yù)置參數(shù)關(guān)機(jī)不丟失，外圍擴(kuò)展了一片E2PROM 2864A，顯示及鍵盤電路與單片機(jī)的接口則采用專用接口芯片8279；另外還擴(kuò)展了一片可編程定時/計數(shù)器芯片8253，以提供PWM模塊HEF4752V所需要的四個時鐘信號。主電路中R1C1組成的星形網(wǎng)絡(luò)接在交流輸入端，目的是吸收過電壓、濾去高次諧波；R2C2為抑制直流側(cè)過電壓的阻容保護(hù)電路；Ld、Cd為直流側(cè)的濾波環(huán)節(jié)；同理C3組成的星形網(wǎng)絡(luò)接在輸出端，使輸出到電動機(jī)的電壓和電流接近正弦波。由于異步電機(jī)為感性負(fù)載，且在PWM方式下，GTO頻繁通斷，必將產(chǎn)生較大的瞬時過電壓，因而在GTO上并聯(lián)由Rs、Ds和Cs構(gòu)成的緩沖電路是必不可少的，它不僅起保護(hù)作用，而且還起到換流和提高GTO陽極關(guān)斷電流的使用，因此它的參數(shù)設(shè)計，元件選擇乃至線路布置都具有重要作用。為簡化控制電路，減少諧波，整流電路采用三相不可控全橋整流。在支流電壓下降之前要進(jìn)行控制，抑制頻率下降，防止因過電壓起保護(hù)而停機(jī)，稱洗為再生過電壓失速保護(hù)。對于恒速運(yùn)行中的過電流，有時也要進(jìn)行同樣的控制。若使變頻器輸出頻率暫時保持不變或使之下降，短時間里以抑制電流的增大。超頻（超速）保護(hù) 變頻器的輸出頻率或者異步電動機(jī)的速度超過規(guī)定值時，停止變頻器的運(yùn)行。二、異步電動機(jī)的保護(hù)過載保護(hù) 過載檢測裝置與變頻器保護(hù)共用，特別是低速運(yùn)行時，通過異步電動機(jī)內(nèi)埋入溫度檢測器，或者利用裝在變頻器內(nèi)的電子熱保護(hù)來檢測過熱。冷卻風(fēng)機(jī)異常 有冷卻風(fēng)機(jī)的裝置，當(dāng)風(fēng)機(jī)異常時排風(fēng)受阻，裝置內(nèi)溫度將上升，因此采用風(fēng)機(jī)熱繼電器或在元件散熱器上裝傳感器監(jiān)視溫度，發(fā)現(xiàn)異常后停止變頻器運(yùn)行。對地過電流保護(hù) 由于意外原因造成變頻器負(fù)載側(cè)接地時，為了保護(hù)變頻器，要有對地電流保護(hù)功能。瞬時停電保護(hù) 對于毫秒以內(nèi)的瞬時停電，控制回路仍工作正常。再說過電壓保護(hù) 采用變頻器使電動機(jī)快速減速時，由于再生功率引起直流電路電壓聲高，有時超過允許值。通常采用熱繼電器或者電子熱保護(hù)（使用電子回路），這種保護(hù)具有反時限特性。變頻器的輸出電流達(dá)到異常值時，也同樣停止變頻器運(yùn)行。 保護(hù)回路變頻起控制回路中的保護(hù)回路，可分為變頻器保護(hù)和異步電動機(jī)保護(hù)兩種。使用常規(guī)LSI或微機(jī)控制，具有可靠、高性能、多功能等優(yōu)點(diǎn)。保護(hù)回路 檢測主回路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時，停止變頻器工作或抑制電壓、電流值，以防止變頻器和異步電動機(jī)損壞。它與控制回路隔離，使主回路功率器件導(dǎo)通關(guān)斷。 控制回路一、控制回路的構(gòu)成運(yùn)算回路 將外部的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測回路的電路的電流、電壓信號進(jìn)行比較運(yùn)算，決定變頻器的輸出電壓、頻率等。一般來說，由機(jī)械系統(tǒng)（含電動機(jī)）慣量所積蓄的能量比電容器能儲存的能量大，中、大功率系統(tǒng)需要快速制動時，必須用可逆變流器把再說能量反饋到電網(wǎng)側(cè)，這樣節(jié)能效果更好，或設(shè)置制動單元（開關(guān)管理和電阻），把多余的再說功率消耗掉，以免支流回路電壓的上升超過極限值。三、逆變器 同整流器相反，逆變器的作用是在所確定的時間里有規(guī)則地使六個功率開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷，從而將直流功率變換為所需電壓和頻率的交流輸出功率。為了抑制這些電壓波動，采用直流電抗器和電容器吸收脈動電壓（電流）。如果利用兩組晶閘管整流器構(gòu)成可逆整流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生制動運(yùn)行，此時稱此整流器為交流器。另外，異步電動機(jī)需要制動時，有時要附加“制動單元”。圖示出典型的電壓型變頻器一個例子。下面說明回路、控制回路和保護(hù)功能。整流器逆變器儲能元件控制回路M3~3變頻器交流電源電壓、電流、頻率 變頻器的基本構(gòu)成對于速度精度和響應(yīng)快速行要求叫高的系統(tǒng)，采用圖的開環(huán)系統(tǒng)還不夠，還需要由變頻器主回路及電機(jī)側(cè)檢測反饋信號，經(jīng)運(yùn)算回路綜合后控制觸發(fā)回路，此時的系統(tǒng)是閉環(huán)的。而在恒功率區(qū)索性使用方波,以期待獲得較高的輸出電壓,且都是3的奇數(shù)倍, ,而且載波 頻率變低后,在載波頻率比為各個確定值的范圍內(nèi),可以克服異步調(diào)制的缺點(diǎn),:不出現(xiàn)電壓的突變.在切換的各臨界點(diǎn)處設(shè)置一個滯環(huán)區(qū),以免在輸出頻率恰落在切換點(diǎn)附近時造成載波頻率反反復(fù)復(fù)變換不定的所謂振蕩現(xiàn)象.分段同步調(diào)制的缺點(diǎn)是,N值切換時可能出現(xiàn)電壓突變甚至振蕩.恒功率區(qū)方波恒轉(zhuǎn)矩區(qū)異步同步N=69N=45 N=33 N=21f/fN PWM的分段同步調(diào)制 變頻器的構(gòu)成與功能，它由整流、濾波、逆變及控制回路等部分組成。由于波形的左右對稱，就不會出現(xiàn)偶次諧波問題。對于三相系統(tǒng)，為了保證三相之間對稱，互差1200相位角，統(tǒng)稱取載波頻率比為3的整數(shù)倍。一、同步調(diào)制在改變信號周期的同時成比例地改變載波周期，使載波頻率與信號頻率的比值保持不變。 PWM的調(diào)制方式在一個調(diào)制信號周期內(nèi)包含的三個載波的個數(shù)稱為載波頻率比。只要設(shè)法改變?nèi)嘟涣麟妱訖C(jī)的供電頻率f, 就可以十分方便地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速n, 比改變極對數(shù)p和轉(zhuǎn)差率s兩個參數(shù)簡單得多。 從結(jié)構(gòu)上看，靜止變頻調(diào)速裝置可分為交直交變頻、交交變頻兩種方式。為此，要在降頻的同時還要降壓，這就要求頻率與電壓協(xié)調(diào)控制。實(shí)際上僅僅改變電動機(jī)的頻率并不能獲得良好的變頻特性。變頻調(diào)速是通過改變定子電源頻率來改變同步頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速的。設(shè)計具體內(nèi)容：一、 件電路設(shè)計單片機(jī)系統(tǒng)、整流電路逆變器電路PWM模塊、檢測保護(hù)電路轉(zhuǎn)速測量電路二、軟件部分程序設(shè)計控制算法子程序升降頻控制子程序顯示鍵盤子程序第2章 PWM變頻調(diào)速原理 異步電動機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)行原理三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為: （21）式中: ——異步電動機(jī)定子電壓供電頻率、 ——異步電動機(jī)的磁極對數(shù) s ——異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率 由轉(zhuǎn)速公式（21）可知, 我們可以通過改變極對數(shù)、轉(zhuǎn)差率和頻率的方法實(shí)現(xiàn)對異步電機(jī)的調(diào)速。 論文的總體設(shè)計內(nèi)容“單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)”主要是用單片機(jī)實(shí)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。矢量控制理論解決不了交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制問題，開創(chuàng)了交流調(diào)速與直流調(diào)速相競爭的時代；直接轉(zhuǎn)矩控制方法免去了矢量變換的復(fù)雜計算，使控制結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。數(shù)字化已成為交流調(diào)速系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展方向。三、推廣微型計算機(jī)在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用。同時，磁通跟蹤型PWM逆變器由于控制簡單、數(shù)字化方便，亦呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)SPWM的趨勢，雖然隨著器件開關(guān)頻率提高，并借助于控制模式的優(yōu)化來消除指定諧波使 PWM逆變器的輸出波形非常逼近正弦波，但在電網(wǎng)側(cè)，由于電流諧波分量大，總功率因數(shù)仍很低，因此消除對電網(wǎng)的諧波污染，并提高功率因數(shù)人是變頻技術(shù)不可回避的問題。 二、交流調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用最廣也是最有發(fā)展前途的是變壓變頻調(diào)速，而要實(shí)現(xiàn)變壓變頻調(diào)速度就離不開變頻技術(shù)。交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展前景可概括如下。 發(fā)展前景交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展實(shí)際上是依賴于微電子學(xué)、電力電子技術(shù)、計算機(jī)控制、現(xiàn)代控制理論和逆變技術(shù)的發(fā)展及交流電動機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展的。 微機(jī)檢測電路驅(qū)動電路傳感電路接口電路保護(hù)電路負(fù)載功率芯片 功率集成電路的結(jié)構(gòu)框圖五、現(xiàn)代電力電子開管器件性能比較及應(yīng)用范前面介紹的各種電力電子開關(guān)器件，它們的性能各不相同，且每種開關(guān)器件的性能也就隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展而不斷地發(fā)展。將電力電子器件與邏輯、控制、保護(hù)、傳感、檢測及自診斷等信息電子電路制作在同一芯片上，則稱為功率集成電路（Power Integrated Circuit——PIC）。四、功率模塊（Power Module）和功率繼承電路（PIC）將多個形態(tài)的電力電子器件或多個相互配合使用的不同電力電子器件封裝在一個模塊中，之中模塊被稱為功率模塊（Power Module）。它既具有晶閘管耐高壓、通過電流大、耐浪涌能力強(qiáng)及造價低的優(yōu)點(diǎn)；又具有電力晶體管GTR的自關(guān)斷能力，且工作頻率高、控制功率小、線路簡單、使用方便。（GTO）門極可關(guān)斷晶閘管（GateTurnOffThyristor，GTO）是晶閘管的一種派生器件，它可以用以正脈沖電流導(dǎo)通，并且可以通過在門極施加負(fù)脈沖電流使其關(guān)斷，屬電流控制的全控型器件。三、全控型器件由前所述的可知，晶閘管是只能控制導(dǎo)通，不能控制關(guān)斷的半控型器件，因此人們就一直在致力欲研究開發(fā)功率大且能進(jìn)行開通與關(guān)斷的全控性器件，以便能用簡單的控制電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的變頻裝置。因此，20世紀(jì)70年代后，各種具有自關(guān)斷能力的全控型、高速型功率開關(guān)器件相繼研制成功，使得晶閘管逐漸開始被全控型器件所取代。由于其開通時間可以控制，晶閘管可作為用語直流傳動的可控整流裝置的主要元件，也可作為交流變壓調(diào)速的交流調(diào)壓裝置的主要元件。晶體管又稱可控硅整流管，簡稱可控硅。因其具有低導(dǎo)通電壓和短開關(guān)時間特性，故適用于開關(guān)電路及高頻設(shè)備中。s以下）的特點(diǎn)，適用于逆變器的換相、續(xù)流等電路?？旎謴?fù)二極管。電力二極管有不同類型，常用的有：普通二極管。 一、電力二極管（不可控器件）電力二極管是不可控器件，它與信心電子電路中的二極管工作原理一樣，都是以半導(dǎo)體PN結(jié)為基礎(chǔ)的。各種電力電子器件如圖所示。70年代后第二代全控型器件迅速反之，如門極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管、電力場效應(yīng)管、絕緣柵雙極晶體管等，新一代的電力電子器件又產(chǎn)生了新一代的交流調(diào)速裝置。并且由于結(jié)構(gòu)上的原因，在同等容量情況下，交流電動機(jī)比直流電動機(jī)體積小，質(zhì)量輕，慣性小，能使設(shè)備小型化。三、用于特大容量的場合以及設(shè)備小型化為目的直流電動機(jī)的單機(jī)容量、最高轉(zhuǎn)速、耐高壓等問題都受換向器的限制，一般直流電動機(jī)單機(jī)容量只能達(dá)到12～14MW，最高電壓在1000V左右，最高轉(zhuǎn)速只能達(dá)到3000r/min?，F(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)，完全能獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的高動態(tài)性能。二、以實(shí)現(xiàn)自動化或提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率為目的工業(yè)生活中有許多在工藝上需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，例如為了提高搬運(yùn)機(jī)械停止位置精度、提高生產(chǎn)線速度控制精度而采用有反饋裝置的流量控制來實(shí)現(xiàn)自動化；又如生產(chǎn)將時，為了實(shí)現(xiàn)最佳速度控制及協(xié)調(diào)生產(chǎn)線內(nèi)各部分的速度，使其同步、同速以提高產(chǎn)品質(zhì)量和加工精度等等。如果把傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)流量裝置換成交流調(diào)速裝置，采用改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法來實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)，則可 大大節(jié)約電能。 交流調(diào)速系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域交流電動機(jī)在工業(yè)設(shè)備電器傳動中應(yīng)用十分廣泛，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計顯示，我國在電網(wǎng)的總負(fù)荷中，動力負(fù)荷約占60%，其中異步電動機(jī)負(fù)荷約占總負(fù)荷的85%左右，因此對交流電動機(jī)的有效利用，在改善其運(yùn)行性能、節(jié)約能源等方面，交流調(diào)速系統(tǒng)大有用武之地，其主要應(yīng)用可歸納如下。自控變頻調(diào)速系統(tǒng)。二、同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)他控變頻調(diào)速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)差功率