【正文】 率，擴大了調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍。根據(jù)電機學(xué)原理，交流異步電動機變頻調(diào)速時，如果按照頻率與定子端電壓之比為定值的方式進行控制，則機械特性的硬度變化較小，所以在變頻的同時，也要相應(yīng)改變定子的端電壓。為減小輸出信號中的諧波分量，一種有效的途徑是將等脈寬的矩形波變成信號寬度按正弦規(guī)律變化的正弦脈寬調(diào)制波，即SPWM調(diào)制波。在進行脈寬調(diào)制時，使脈沖系列的占空比按照正弦規(guī)律變化。產(chǎn)生SPWM信號的方法是用一組等腰三角波(稱為載波)與一個正弦波(稱為調(diào)制波)進行比較，兩波形的交點作為逆變開關(guān)管的開通與關(guān)斷時間。雖然正弦脈寬調(diào)制波與等脈寬PWM信號相比，諧波成份大大減小，但它畢竟不是正弦波。而載波頻率的提高，受到逆變開關(guān)管最高工作頻率的限制?？捎赡M電路分別產(chǎn)生等腰三角波與正弦波，并送入電壓比較器，輸出即為SPWM調(diào)制波。缺點是電路所用硬件較多，改變參數(shù)和調(diào)試比較困難。對于調(diào)速精度、調(diào)速方式要求較高的交流異步電動機，可以采用各項性能指標(biāo)都非常完善，但價格也比較昂貴的通用變頻器；對一般交流電動機的變頻調(diào)速，可以直接采用三相SPWM調(diào)制信號專用芯片構(gòu)成調(diào)速系統(tǒng)。SA4828是MITEL公司推出的一種專用于三相SPWM信號發(fā)生和控制的集成芯片，可以和單片機接口，完成對交流電動機的變頻調(diào)速。SA4828采用28腳封裝。 SA4828引腳排列示意圖各引腳的功能說明如下：（1）輸入類管腳說明AD0～AD7：8位地址與數(shù)據(jù)復(fù)用總線。：復(fù)位端，低電平有效。MUX ：總線選擇端。：片選輸入，該控制線可使SA8282與其他外圍接口芯片共享同一組總線，低電平有效。ALE：地址鎖存允許。Vss：供電電源負(fù)端(0V)。RPHT、YPHT、BPHT：這些引腳通過驅(qū)動電路控制逆變橋的R、Y、B相的上臂開關(guān)管。：輸出封鎖狀態(tài)指示，低電平表示禁止輸出。Wss：波形采樣同步端口。 SA4828內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理SA4828為28引腳的DIP或SOIC封裝的控制芯片，內(nèi)部具有總線控制及譯碼電路，有多種寄存器和相控邏輯電路。通過脈沖延遲電路生成死區(qū)，從而保證橋上的管子不會在狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間導(dǎo)通短路。 SA4828原理框圖SA4828的設(shè)置是通過單片機接口將數(shù)據(jù)送入SA4828芯片內(nèi)的兩個寄存器(初始化寄存器和控制寄存器)來實現(xiàn)的?？刂萍拇嫫魇窃诠ぷ鬟^程中控制輸出脈寬調(diào)制波的狀態(tài)，從而進一步控制交流電動機的運行狀態(tài)，通常在工作時，該寄存器的內(nèi)容常被改寫，以實現(xiàn)實時對交流電動機的速度進行控制。其中和是兩個虛擬的寄存器，實際上并不存在。 各寄存器地址寄存器AD3AD2AD1AD0地址 R0000000 H R1000101 H R2001002 H R3001103 H R4010004 H R5010105 H R1411100E H R1511110F H 保護電路保護電路的主要功能是對檢測電路得到的各種信號進行運算處理，以判斷變頻器本身或系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常。 過、欠壓保護電路設(shè)計過壓、欠壓保護是針對電源異常、主回路電壓超過或低于一定數(shù)值時考慮的。通常情況下，主回路直流環(huán)節(jié)的電壓與輸入電壓保持固定關(guān)系。過高的直流電壓對IGBT的安全構(gòu)成威脅，很可能超過IGBT的最大耐壓值而將其擊穿，造成永久性損壞。而且較低的輸入電壓也使系統(tǒng)的抗干擾能力下降。圖 。其中電壓信號的取樣是通過電阻和分壓得到的，電容起濾波抗干擾作用，防止電路誤動作。運放接成比較器的形式。其中電阻是正反饋電阻，它的接入使正反饋有一定回差，防止取樣信號在給定點附近波動時比較器抖動，這里將過壓保護的動作值整定為額定輸入電壓的110%。另一種是瞬時停電或瞬時電壓降低。一般欠壓信號從直流端取樣，這樣既能在欠電壓，過電壓時檢測出信號進行保護，又不會因為短時間因為在欠電壓，過電壓并未構(gòu)成危險時而保護誤動作。其電壓取樣與過壓取樣相同，欠壓設(shè)定值由上取出。當(dāng)取樣電壓高于設(shè)定值時(正常情況下)，比較器輸出高電平，光耦器件不導(dǎo)通，輸出高電平。其電路下圖所示。本系統(tǒng)的故障自診斷是指在系統(tǒng)運行前，變頻器本身可以對過載、過壓、欠壓保護電路進行診斷，檢測其保護電路是否正常。故障自診斷電路工作過程如下：，經(jīng)非門整形后輸出低電平，光耦器件導(dǎo)通，有電流流過三極管的基極，三極管導(dǎo)通輸出低電平，輸出的低電平自診斷信號分別送至過壓、欠壓保護電路。[13]： 故障自診斷電路 過流保護設(shè)計變頻器在諸如直流短路、橋臂短路、輸出短路、對地短路等情況下，電流變化非常迅速，元件將承受極大的電壓和電流，而IGBT器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了它在足夠大的電流下會出現(xiàn)鎖定現(xiàn)象，造成管子失控?zé)o法關(guān)斷，以至燒壞，所以過流之前必須使IGBT關(guān)斷以切斷電流，雖然在IGBT的驅(qū)動模塊EXB840中已經(jīng)有過流保護，但考慮到過大時IGBT還未來得及關(guān)斷已經(jīng)發(fā)生鎖定現(xiàn)象的可能性，必須采取輔助斷流措施。在此傳感器的輸出端串電阻R，則R上的壓降反應(yīng)了被測的電流。： 過流保護電路 控制系統(tǒng)的實現(xiàn)單片機在整個控制系統(tǒng)中起著核心作用，從電流電壓的檢測到參數(shù)的計算、存儲和傳送，再到人機接口的實現(xiàn)，都是單片機在其中穿針引線，控制、協(xié)調(diào)各部分的工作。在本設(shè)計中選用單片機課程學(xué)習(xí)到的Intel公司的8051單片機。其內(nèi)部有4KB的ROM，以下是它的引腳圖[14]。[15]。ADC0809是一種8路模擬輸入的8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器件，電位器的輸出接其輸入IN0（當(dāng)51單片機沒有當(dāng)5l單片機沒有外擴RAM和I/O口時，ADC0809就可以在概念上作為一個特殊的唯一的外擴RAM單元。只要單片機往外部RAM寫入，就是寫到ADC0809的地址寄存器中。）EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號經(jīng)一非門接8031外部中斷1（）。 單片機系統(tǒng)圖因8051的復(fù)用總線結(jié)構(gòu)，SA4828的MUX引腳應(yīng)該接高電平或懸空不接。虛擬寄存器R14,R15的地址：000EH，000FH，使單片機能在異常情況下封鎖SA4828的輸出，（ ）,測量調(diào)試波的頻率，用于顯示。SA4828的引腳接一個發(fā)光二極管，當(dāng)SA4828的輸出被封鎖時，發(fā)光二極管亮，用于指示封鎖狀態(tài)。5 變頻器軟件設(shè)計 流程圖。包括載波頻率設(shè)定，調(diào)制波頻率范圍設(shè)定，脈沖延時時間設(shè)定，最小刪除脈寬設(shè)定，調(diào)制波形選擇，幅值控制，看門狗時間常數(shù)設(shè)定等。 初始化編程時R0—R5各寄存器內(nèi)容76543210R0FRS2FRS1FRS0CFS2CFS1CFS0R1PDT6PDT5PDT4PDT3PDT2PDT1PDT0R2PDY5PDY4PDY3PDY2PDY1PDY0R3AC00WS1WS0R4WD15WD14WD13WD12WD11WD10WD9WD8R5WD7WD6WD5WD4WD3WD2WD1WD0 (1)載波頻率設(shè)定。理論上，載波頻率越高越好，但頻率越高損耗會越大，另外，還受開關(guān)管最高頻率的限制，因此要合理設(shè)定。(2)調(diào)制波頻率范圍設(shè)定。調(diào)制波頻率決定了電動機的轉(zhuǎn)速，因此應(yīng)先根據(jù)電動機的調(diào)速范圍，計算調(diào)制波頻率范圍。(3)最小刪除脈寬設(shè)定。最小刪除脈寬為： （53）式中：的二進制數(shù)即是最小刪除脈寬設(shè)定字。SA4828的工作順序是先刪除最窄脈沖，然后在延遲，應(yīng)是延遲前的最小刪除脈寬。 (4)脈沖延遲時間設(shè)定。脈沖延時為: （54）式中：的二進制數(shù)即是脈沖延遲時間設(shè)定字。調(diào)制波形選擇是通過波形選擇字WS0、WS1這2位來完成的。： 波形選擇對應(yīng)波形WS1WS2波形00純正弦波01增強型10高效型(6)幅值控制。(7)看門狗時間常數(shù)設(shè)定。當(dāng)每次向控制寄存器寫入數(shù)據(jù)時，自動用這個常數(shù)重置看門狗，即叫醒一次。 控制寄存器編程控制寄存器的作用主要是對調(diào)制波頻率(調(diào)速)、調(diào)制波幅值選擇(調(diào)壓)、正反轉(zhuǎn)選擇、輸出禁止位控制等進行控制。R0～R5各寄存器的內(nèi)容見下表。 （2）調(diào)制波幅值選擇改變調(diào)制波幅值是用來改變輸出電壓，以達(dá)到變頻同時變壓的目的。（3）正反轉(zhuǎn)選擇正反轉(zhuǎn)選擇位 /R控制三相PWM輸出的相序。正反轉(zhuǎn)期間輸出波形連續(xù)。輸出禁止位。（5）計數(shù)器復(fù)位控制 計數(shù)器復(fù)位。（6）看門狗選擇看門狗選擇位WTE。（7）軟復(fù)位控制RST是軟復(fù)位位，它與硬復(fù)位有相同的功能，高電平有效。s，死區(qū)延遲時間為6181。我們采用Intel公司的8051單片機，對SA4828進行設(shè)置，進而實現(xiàn)對三相交流電動機進行調(diào)速控制[19]。為了顯示調(diào)試波頻率，必須測量ZPPR引腳的輸出脈沖周期，其周期的倒數(shù)就是調(diào)制波頻率。時間間隔可用定時器T0求得（初始值為00H）?？赡軙霈F(xiàn)周期大于16位的T0所能定時的最長時間。在T0每次中斷時，給一個指示器加1，加1的結(jié)果存入RAM某個單元中，所以，本程序要用兩個中斷，程序如下：ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP WZDORG 000BHLJMP JA1START ：… SETB IT0 　 ；脈沖下降沿觸發(fā)外中斷MOV TMOD,10H ；T0工作在定時。① 載波頻率設(shè)定字由式（51）可得： 取=4，所以=3。反算載波頻率為： ②調(diào)制波頻率范圍設(shè)定字由式（52）可得：取，所以m=2。反算調(diào)制波頻率范圍為：=所以寄存器R0的值應(yīng)為010XXO11B，即43H。由式（53）得：=127512所以最小刪除脈沖設(shè)定字為49H，R1寄存器的值為49H。⑤波形選擇字和AC設(shè)定選用高效波形，選擇字是10；紅相控制幅值，AC=0。⑥看門狗設(shè)定不用看門狗，所以寄存器R4,R5的值均為00H。調(diào)制波頻率字計算可由（56）式得：===1074 式中和的點位相同，因此，是無因次量。調(diào)制波幅值控制字計算可由（57）式得： =這是2個單字節(jié)數(shù)相乘，再除以一個單字節(jié)的數(shù)，其結(jié)果是一個單字節(jié)數(shù)。SPEED： MOV R2，04H ；做乘法準(zhǔn)備，求字 MOV R3，32H ；將1074（0432H）作為被乘數(shù)MOV R6，00H MOV R7，30H ；乘數(shù)為 LCALL QMUL ；調(diào)用乘法子程序MOV A，R7 ；積的低8位送入SA4828寄存器R0MOV DPTR，0000H ；指向R0MOVX DPTR, A MOV A,R6 ；積的次低8位送入SA4828寄存器R1INC DPTR ；指向R1MOVX DPTR, A INC DPTR ；指向R2 MOV A,20H ；將20H中存放的位控制參數(shù)送寄存器R2MOVX DPTR, AMOV A,0FFH ；求調(diào)制波幅值控制字MOV B,31H ；送BMUL AB ；255MOV R2, 00H ；準(zhǔn)備做除法MOV R3, 00HMOV R4,B ；將積作為被除數(shù)MOV R5, AMOV R6, 64HMOV R7,64H ；除以100LCALL NDIV ；調(diào)除法子程序MOV A,R5 ；商送入SA4628的寄存器R3INC DPTR ；指向R3MOVX DPTR, AMOV DPTR,000FH ；指向R15MOVX DOTR,A ；將寄存器中的值寫入SA4828控制寄存器SETB TR0 ；開始定時RET（3）中斷子程序設(shè)計本例中選用的中斷源有2個：T0中斷和中斷。由于調(diào)制波頻率可能比較低，因此用T0溢出中斷來記錄一個ZPPR周期中T0溢出的次數(shù)，這個溢出次數(shù)保存到10H中。因為8051使用12MHz的時鐘頻率，一個機器周期是1us，所以調(diào)制波頻率的計算公式為：=0F4240H，也是一個3字節(jié)的數(shù)，因此，上式是一個3字節(jié)的除法運算。所以，當(dāng)中斷時，只取TH0，將七寸放到11H中，除法運算的整數(shù)商存在12H，小數(shù)商存放到13H中