【正文】 掉電情況下，接備用電源。 （ 2） PSEN:外 ROM 讀選通信號 （ 3） RST/VPD:復位 /備用電源。 ⒈ 電源 : ⑴ VCC 芯片電源，接 +5V； ⑵ VSS 接地端； ⒉ 時鐘 : XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 384 2 mC A R R YR A N G E ff ?? 載波 調(diào)制波 基于單片機控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 16 式中： m值的二進制數(shù)即為調(diào)制波頻率范圍設定字。 2） 調(diào)制波頻率范圍設定 設定調(diào)制波頻率范圍的目的是在此范圍進行 16位分辨率的細分，這樣可以提高控制精度。載波頻率 CARRf 通過下式： 1251 2 ??? nC L KC A R Rff 求出。 圖 5 SPWM 波形生成原理圖 1）載波頻率設定 載波頻率（即三角波頻率）越高越好，但頻 率過高損耗會越大，另外，還受開關管最高頻率限制，因此要合理設定。 圖 4 對稱規(guī)則采樣圖 基于單片機控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 15 對稱規(guī)則采樣法 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 tpw 和時間間隔 toff，從而可以計算出 SPWM 波形高、低脈沖的寬度。則脈沖寬度為 采樣點時刻 t 只與載波比 N 有關。圖中 Ts 為三角波的周期，同時也是采樣周 期； Ur 為三角波的高，正弦波為 Ucsinω t。本文采用對稱規(guī)則采樣法，即利用經(jīng)過采 樣的正弦波（實際上是階梯波）與三角波相交，由交點得出脈沖寬度。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。 80C51單 片機控制 HEF4752的 PWM 變頻調(diào) 速系 統(tǒng) 系統(tǒng)的組成 由 80C51 單片機控制 HEF4752 的 PWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖所示，整個系統(tǒng)由速度給定環(huán)節(jié) no，微機控制系統(tǒng) MC， PWM 調(diào)制信號生成環(huán)節(jié) PWM，電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié) LT， 測速環(huán)節(jié)和電壓型逆變器等組成?？勺儽嚷氏禂?shù)的比例乘法器與固定分頻系數(shù)的 8253 的通道 2 相串聯(lián)，達到均勻輸出 f 控制信號 。 8253 芯片 intel8253 是 NMOS 工藝制成的可編程計數(shù)器 /定時器， CR、 CE 和 OL 都是 16位寄存器，但是也可以作 8 位寄存器來用。 ADC0809 ADC0809 是采樣頻率為 8 位的、以逐次逼近原理進行模 — 數(shù)轉換的器件。它不受互鎖推遲間隔的影響，也不被控制輸入 L封鎖，其頻率等于逆變輸出頻率 fout，并為 6fout所調(diào)制， VAV 在 fVCT的閉環(huán)控制中非常有用，可用來改善輸出電壓對輸出頻率關系的非線性。 基于單片機控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 12 2）控制輸 出 RSYN 是一個脈沖輸出，其頻率等于 fout，脈寬等于 VCT 時鐘的脈寬，主要為觸發(fā)示波器掃描提供一個穩(wěn)定的參考信號。這個脈沖波平均值的波形接近正弦波。如圖 3 中 UR、 UY、 UB所示。 sinθ0 時，該處的脈沖變寬； sinθ0 時，該處的脈沖變窄。在驅動 GTR 逆變器時，輸出波形是雙邊沿調(diào)制的脈寬調(diào)制波，其調(diào)制原理可由圖 3 加以說明。參考時鐘（ RCT）是一個固定時鐘，它決定逆變器的最高開關頻率 fs(max)， fRCT=280fs(max)，一旦 fRCT 確定，則 HEF4752 輸出脈沖的調(diào)制頻率就在 (max)～ fs(max)之間變化， 且逆變器的開關頻率是輸出頻率的嚴格整數(shù)倍 fs=Nfout， N 為頻率比，其 N 值為 15， 21， 30， 42， 60， 84， 120， 168； 7）輸出推遲時鐘（ OCT）控制 HEF4752 每對輸出信號互鎖推遲間隔時間 τd（對晶體管模式）以防逆變器同一橋臂上、下兩只開關器件同時導通引起直通，推遲間隔時間的選擇端（ K）一起決定 τd的長短，其關系式為 : 一般情況 K 保持為高電平，通?？扇?fRCT=fOCT。但 A 還有另外一個用處，即剛通電時， A 置高電平初始化整個 IC 片，被用作復位信號； 基于單片機控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 11 6）時鐘輸入頻率控制時鐘（ FCT）控制輸出 PWM 信號的基波頻率，即決 定逆變器的輸出頻率 fout，從而控制電機轉速， fFCT=3360fout。 L 除起停電路外，還可方便地用于過流保護； 5）控制輸入 A、 B、 C 供制造過程試驗用。當 CW 為低電平時，相序為 R、 B、 Y；當 CW 為高電平時，相序為 R、 Y、 B； 4）輸入 L 用來控制起動 /停止， L 為低電平時，在晶體管模式 下封鎖 HEF4752所有的脈寬調(diào)制驅動輸出，但產(chǎn)生輸出信號的內(nèi)部電路仍在繼續(xù) “運行 ”。各管腳功能描述如表 1 所列 HEF4752 工作原理 HEF4752 是一種基于同步式雙緣調(diào)制原理產(chǎn)生 SPWM 信號的專用集成電路 ,其原理框圖如圖 2所示 。 引腳說明 HEF4752 為 28 腳雙列直插式標準封裝 DIP 芯片，它有 7個控制輸入， 4個時鐘輸入， 12 個驅動逆變器輸出， 3 個控制輸出。調(diào)制頻率的可調(diào)范圍為 0～ 100Hz，且能使逆變器輸出電壓同步調(diào)節(jié)。它的驅動輸出經(jīng)隔離放大后，既可驅動 GTO逆變器，也可驅動 GTR逆變器，在交流變頻調(diào)速和 UPS中作中心控制器件 主要特點 1）能產(chǎn)生三對相位差 120176。下面詳細介紹各單元電路。 第 4 章 控制電路設計 控制電路設計總思路 給異步電動機供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，稱為控制回路。 IGBT集成式驅動電路 IGBT的分立式驅動電路中分立元件多，結構復雜，保護功能比較完善的分立電路就更加復雜，可靠性和性能都比較差，因此實際應用中大多數(shù)采用集成式驅動電路。假定開通驅動時，圖 3 整流部分原理圖 基于單片機控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 8 在上升時間 tr內(nèi)線性地對 MOSFET輸入電容 Cin充電，則驅動電流為 Igt＝ Cin Ugs/tr，其中可取 tr＝ ， R為輸入回路電阻。前者的缺陷是將增加等效輸入電容 Cin，從而影響開關速度，后者的缺陷是將減小輸入阻抗，增大驅動電流，使用時應根據(jù)需要取舍。 IGBT 的分立驅動電路的設計 IGBT的驅動設計問題亦即 MOSFET的驅動設計問題，設計時應注意以下幾點： ① IGBT柵極耐壓一般在 177。它又分為電壓源型和電流源型兩種，電壓源型采用較大電容量的電容器進行濾波，直流電路電壓波形平直，輸出阻抗小，電壓不易變化，相當于直流恒壓源，它在當前中小功率變頻調(diào)速系統(tǒng)中應用十分廣泛。 主電路電路圖 主 電路電路圖如圖所示。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。 該電路整流輸出接有大電容，而且負載也不是純電感負載，但 為了簡化計算，仍可按電感計算，只是電流裕量要可適當取大些即可。經(jīng)變換器逆變，可將直流電源變成穩(wěn)定的或可變的交流電源。 C1 為濾波電容。三相交流電經(jīng)橋式整流后，得到脈動的直流電壓經(jīng)電容器濾波后供給逆變器。系統(tǒng)總流程圖如圖 1 所示。確定主電路模塊之后，本課程設計將采用 HEF4752 芯片構成 SPWM 波形生成電路，實現(xiàn) PWM 波的調(diào)制。首先是三相整流變壓器降壓，然后經(jīng)二極管橋式整流，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。共同決定的，如果保持 E1 和 1f 之比不變，就可以保持主磁通不變。 由電機理論知道，三相異步電機定子每相電動勢的有效值為 111 nfE ? m? .其中 E1 為氣隙磁通在定子每相中感應電動勢的有效值 (V), 1f為定子頻率 (Hz), 1n 為定子每相繞組匝數(shù)， m? 為極磁通里 (Wb)。主磁通大了，會使電動機的磁路飽和，并導致勵磁電流畸變，勵磁電流過大，嚴重時會使繞組過熱損壞電機。 在對異步電機調(diào)速時，希望電機的主磁通保持額定值不變。 pn 為 磁 極 對數(shù)。當二者采用電壓電流瞬時值雙閉環(huán)反饋的控制策略時，均能夠輸出高質量的正弦波，且系統(tǒng)擁有良好的動態(tài)性能 . 三相交流電動機定子繞組中的三相交流電在定子隙圓周上產(chǎn)生一個旋轉磁場，這個旋轉磁場的轉速稱同步轉速，記為 n 實際電動機轉速 n 要低于 同步轉速，故一般稱這樣的三相交流電動機為三相異步電動機。 當前 逆變電源的控制技術中，滯環(huán)控制技術和 SPWM 控制技術是變頻電源中比較常用的兩種控制方法。相當于基波分量的信號波（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畸變的信號波，正 弦信號波是一種最通常的調(diào)制信號，但決不是最優(yōu)信號。 變頻調(diào)速中，前者主要應用于 PWM 斬波（ DC－ DC 變換），后者主要應用于 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。 SPWM(Sinusoidal PWM)法是一種比較成熟的 ,目前使用較廣泛的 PWM法 .前面提到的采樣控制理論中的一個重要結論 :沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具基于單片機控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 3 有慣性的環(huán)節(jié)上時 ,其效果基本相同 .SPWM法就是以該結論為理論基礎 ,用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PWM波形即 SPWM波形控制逆變電路中開關器件的通斷 ,使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應區(qū)間內(nèi)的面積相等 ,通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值 。但從控制思想上分，可把它們分成四類，即等脈寬 PWM法、正弦波 PWM法（ SPWM）、磁鏈跟蹤 PWM法（ SVPWM）和電流跟蹤 PWM法等。相當于基波分量的信號波（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畸變的信號波，正弦信號波是一種最通常的調(diào)制信號，但決不是最優(yōu)信號。在變頻調(diào)速中，前者主要應用于 PWM斬波（ DC－ DC變換），后者主要應用于 PWM逆變（ DC－ AC變換）。為了改善交流電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能，在出現(xiàn)了全控式電力電子開關器件之后，科技工作者在20世紀 80年代開發(fā)應用 PWM技術的逆變器，由于它的優(yōu)良技術性能，當今國內(nèi)外生產(chǎn)的變壓變頻器都已采用這種技術。 SPWM 變 頻調(diào)速系統(tǒng)概述 二十世紀末以來 ,電力電子技術及大規(guī)