【正文】 ? 18 4 0 0 0 6 3 0336000 fH z UHz??? ?? 111 400400ffU??? 變換器的設(shè)計(jì) 以上找出了 FCTf 、 VCTf 與 1fU 的關(guān)系，剩下的就是怎樣按照關(guān)系式產(chǎn)生頻率為 FCTf 、VCTf 方波信號(hào)。顯然， fP 、 VP 應(yīng)與 1fU 頻率指令信號(hào)成一定關(guān)系變化，其關(guān)系可推導(dǎo)如下： 612 1 0 168F C T ff fUP? ?? 6 1118 4 0 0 0 6 3 0 1 4 0 02 1 0 3 3 6 0 0 0 4 0 0ffV C T ffH z U Uf H z UP ? ? ??? ?? ? ?? 612 10168ffP U?? 所以 19 61112 1 0 1 4 0 08 4 0 0 0 6 3 05 .5 9 4 0 0fffUUPU?? ? ????? ?? ?? 可解得： m i n m a xm i n m a x1 1 . 6 4 1 1 9 0 4 . 7 62 . 7 5 2 3 . 6 3ffPP???? 分頻系數(shù)變化范圍較大，需采用 16位分頻器，所以可通過擴(kuò)展一片可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 8253 來完成整數(shù)分頻。由于 Pf、 Pv 都不是一個(gè)純整數(shù)，為了保證系統(tǒng)的精度，可擴(kuò)展 2片比例乘法器 CD4527，用它進(jìn)行比例分頻。 CD4527 是 BCD比例乘法器，其 Q端輸出脈沖書具有如下關(guān)系 N0 = BCD 輸入數(shù) * cpN / 10 如果輸入的 BCD 數(shù)為 6，則每輸入 10個(gè)時(shí)鐘脈沖，可在輸出端得到 6個(gè)輸出脈沖。輸入的 BCD 數(shù)決定芯片的乘法系數(shù)（分頻系數(shù)）。 INHIN：時(shí)鐘 CP 禁止輸入端。 Cr：清零端， Cr 為“ 0”時(shí)正常工作，為“ 1”時(shí)芯片清零。 ST 和 CF：分別為選通端和級(jí)聯(lián)端。 “ 9” OUT：狀態(tài)“ 9”輸出端。 Q、 Q/：脈沖輸出端。第一級(jí) CD4527 輸出 的脈沖數(shù)為 10A? 。由于 INHout1 到 CP1 端第 9個(gè)脈沖后才為“ 0”，即 INHout2 在φ第 10個(gè)脈沖來時(shí)才為“ 0”，允許脈沖輸入，故 100個(gè)φ脈沖中只從 CP2端輸入 10個(gè)，所以輸出脈沖數(shù)為 10B? ，總的輸出脈沖數(shù)為： 39。 圖 37 CD4527 引腳圖 8253 是可編程序定時(shí) /計(jì)數(shù)器，片內(nèi)具有 3 個(gè)獨(dú)立的 16位計(jì)數(shù)器通道，每個(gè)通道有 6種工作方式。本系統(tǒng)中，設(shè)定 0、 2通道工作在方式 3（方波信號(hào)發(fā)生器），用比例分頻的輸出 39。,fv??分別作為 0、 1 21 通道的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)，對(duì) 39。,fv??進(jìn)行整數(shù)位分頻，產(chǎn)生 FCT、 VCT兩路時(shí)鐘信號(hào)。 2 通道用來產(chǎn)生RCT、 OCT時(shí)鐘信號(hào) RCT、 OCT 共用一路時(shí)鐘信號(hào)，且頻率固定。時(shí)鐘Φ的頻率為 2MHz，故 RCT 可由時(shí)鐘Φ經(jīng) 7分頻來獲得，故置通道計(jì)數(shù)值為 7。 , , ,f v f vz z x x 與 1fU 關(guān)系如下： 6161112 1 01682 1 0 1 4 0 08 4 0 0 0 6 3 05 .5 9 4 0 0fffffffzPxUUzUPxU??????? ??????? ?? ?? 對(duì)應(yīng) 1fU 的一個(gè)值， ( , ), ( , )f f v vz x z x 有多組取值?；谶@一想法，取使 612 *10()[ ] 168fffzxU? 的絕對(duì)值趨于最小，且 fz 為偶數(shù)的一組值 ,ffzx和使612 * 1 0[ ] 8 4 0 0 0 * 6 3 0vvfzxU? 的絕對(duì)值也趨于最小，且 fz 為偶數(shù)的一組值 , ,([ ],[ ]v v f vz x x x 為兩位純小數(shù)）。本系統(tǒng)中采用查表的方法獲得 , , ,f f v vz x z x 。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)求得的頻率指令信號(hào) 1fU ，查表獲得對(duì)應(yīng)的分頻系數(shù), , ,f f v vz x z x ，然后將它們送到相應(yīng)的比例分頻器和 8253 的 0、 1通道， 8253 的 0、 1通道便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)頻率的方波信號(hào)輸出，這樣就完成了二進(jìn)制碼到方波信號(hào)的變換。 8253 定時(shí) /計(jì)數(shù)器則直接與 CPU 連接。速度檢模擬檢測(cè)和數(shù)字檢測(cè)，模擬檢測(cè)的方法， 22 用一個(gè)測(cè)速發(fā)電機(jī)與異步電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，異步電機(jī)的轉(zhuǎn) 動(dòng)可以帶動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)測(cè)速發(fā)電機(jī)就會(huì)輸出電壓信號(hào)，這個(gè)電壓信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到的數(shù)字的信號(hào)，給單片機(jī)，通過此信號(hào)，單片機(jī)就可以得到異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速?；谝陨系膬?yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用數(shù)字法測(cè)速。 M 法測(cè)速的基本工作原理是，記取一個(gè)采用周期內(nèi)霍爾傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)來算出三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。M/T 法是 M 法與 T 法的綜合。 M 法測(cè)速的基本方法是，在采樣周期 Tc 內(nèi)記錄下霍爾傳感器的脈沖個(gè)數(shù) M1，把 M1 除以 Z得到在 Tc時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)所轉(zhuǎn)的圈數(shù)，固可以得到轉(zhuǎn)速公式 : cZTMn 160? (210) 由于 Z 和 Tc 是常數(shù)，所以三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 與計(jì)數(shù)值 M1 成正比，這樣通過記錄脈沖個(gè)數(shù)就可以計(jì)算出三相異步電機(jī)的 轉(zhuǎn)速，圖 216 為速度檢測(cè)電路。OUT 為定時(shí) /計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，不同的工作方式輸出不同的波形；門控信號(hào) GATE 用以控制定時(shí) /技術(shù)器的工作。 電路工作原理為，雙向數(shù)據(jù)總線 D0D7 與單片機(jī)的 P1 口相連，用以與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 鍵盤顯示電路的設(shè)計(jì) 23 鍵盤 /顯示專用芯片 8279 是一種可編程的芯片，它能同時(shí)完成監(jiān)視鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。顯示部分為 LED 或其他顯示器提供按掃描方式工作的顯示接口，可顯示多達(dá) 16 位的字符或是數(shù)據(jù)。 CLK—— 系統(tǒng)時(shí)鐘輸入端。 CS—— 片選信號(hào)輸入端，低電平有效。A0=0 時(shí)，寫入和讀出的字節(jié)都是數(shù)據(jù)。 IRQ—— 中斷請(qǐng)求信號(hào)輸入端，高電平有效。單片機(jī)每次讀入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)完畢后， IRQ 變?yōu)榈碗娖健? SL0SL3—— 掃描信號(hào)輸出線。 RL0RL7—— 輸入信號(hào)掃描端。 SHIFT—— 通常用作鍵盤的上下檔功能的切換信號(hào)輸入端。 OUTA0OUTA OUTB0OUTB3—— 顯示器信號(hào)輸出端，與掃描信號(hào) SL0SL3 同步。 1. 鍵盤 /顯示的電路 圖 215是本設(shè)計(jì)中的鍵盤 /顯示接口電路。正常工作時(shí)，單片機(jī)首先通過鎖存器鎖存地址數(shù)據(jù) 24 圖 215 鍵盤 /顯示電路 給 8279，然后單片機(jī)即可以通過 P2 口向 8279 發(fā)送叫調(diào)速器的電機(jī)的轉(zhuǎn)速、 PID 參數(shù)、故障信息，也可以通過 P2 口從 8279 中獲得按鍵信息。中斷請(qǐng)求信號(hào)斷 IRQ 經(jīng)反相器與單片機(jī)的 INT0 相連，向單片機(jī)發(fā)出是否有按鍵信號(hào)。 故障檢測(cè)及保護(hù)電路設(shè)計(jì) 故障檢測(cè)及保護(hù)電路如圖 312 所示，該電路采用電阻取樣的電壓、電流保護(hù)電路，通過調(diào)節(jié)電位器 RP RP2 來設(shè)定最大的允許電壓、電流值。這樣保護(hù)電路可通過門 1 輸出控制信號(hào)的封鎖 HEF4752 輸出的 PWM 控制信號(hào)，斷開主回路電源。 25 圖 312 過電流，過電壓保護(hù)電路 26 第 4 章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 程序框圖及其介紹 系統(tǒng)主程序 圖 41 系統(tǒng)主程序框圖 開始 8279 初始化： 左邊輸入 8 位字符顯示 8253 初始化： Ch0、 Ch、 Ch2 工作于方式 3，置計(jì)數(shù)器初始值 8255 初始化， A、 B 口輸出， CD 高 4 位輸入、低 4 位輸出 HEF4752 初始化：封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 建立正確的時(shí)鐘 清工作區(qū)及中斷掛號(hào)寄存器 啟動(dòng)軟件定時(shí)器 O 定時(shí) 10ms 開中斷 顯示轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)軟件定時(shí)器 O 中斷服務(wù)器程序 調(diào)可逆切換程序 輸出控制量： 8253 0fz Ch? 、 8 2 5 5 z 8 2 5 3 1fyx B Ch??、 、 27 主程序框圖如圖 41 所示。所以，系統(tǒng)初始化完畢，進(jìn)入控制循環(huán)：顯示轉(zhuǎn)速→中斷服務(wù)（ *,nnUU和 ,SMU PI? 運(yùn)算，查表求出 , , ,f f v vz x z x）→可逆切換程序→輸出控制量→顯示轉(zhuǎn)速。在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序中，完成轉(zhuǎn)速、 SMU? 的采樣，進(jìn)行 PI運(yùn)算，求出頻率指令信號(hào) 1fU ，然后查表求得分頻系數(shù) , , ,f f v vz x z x 。 28 圖 42 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序框圖 開始 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 置 HSO 命令字和時(shí)間常數(shù)啟動(dòng)軟件定時(shí)器 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，采樣*n n SMU U U?、 、 調(diào) P1子程序，求得頻率指令信號(hào) 1fU 由 1fU 查表求得 ffzx、 1 400?fU ? 由 1fU 查表求得 yyzx、 取 ( ) ( )y nom y nomzx、 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 返回 29 可逆切換程序 可逆切換程序由停車控制和可逆切換控制兩部分組成，其程序框圖如圖 23所示。在可逆切換程序中，先對(duì) PC6 進(jìn)行判斷。若不為 0，則經(jīng) PC2 輸出“ 1”電平，使 HEF4752 的 L 端為 0，封鎖其輸出信號(hào)，使逆變器輸出為 0，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。若 PC6 = 1，則表示繼續(xù)工作，于是轉(zhuǎn)去檢測(cè)正 /反開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)入可逆切換部分?，F(xiàn)以正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)為例說明切換過程。然后判斷 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否為 0。一旦轉(zhuǎn)速降到 0，則經(jīng) PC1 輸出 0電平至 CW 端，經(jīng) PC2輸出 0 電平，開放 L 端，于是 HEF4752 輸出相序?yàn)?U、 W、 V的 PWM 控制信號(hào)，逆變器重新開始工作，輸出相序?yàn)?U、 W、 V，使電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)，至此，切換過程結(jié)束。 30 圖 43增量式 PI運(yùn)算子程序框圖 31 圖 44 可逆切換程序 故障處理程序 故障處理程序即為 8051 外部中斷服務(wù)程序，其程序框圖 如圖 24所示。 將三相工頻電源通過整流器，使得三相交流電流整流為直流，再運(yùn)用電容，使得不可調(diào)節(jié)的直流信號(hào)變?yōu)闉V波之后的脈沖。由于SPWM 波仍為脈沖信號(hào)，所以設(shè)計(jì)中加入了逆變過程，使得信號(hào)再次 變換為交流電。 設(shè)計(jì) 完成了變頻器的硬件和軟件的設(shè)計(jì)，但精度還有所缺少，所以設(shè)計(jì)出的變頻器可應(yīng)用在小電機(jī)的調(diào)節(jié)，而大頻率，高轉(zhuǎn)速的電機(jī)應(yīng)用方面還有所欠缺。此項(xiàng)工作憑一個(gè)人的努力是很難在短短的時(shí)間內(nèi)很好的完成的，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作中， xx老師和 xx 老師給予了我很多的幫助和解答。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我也在整個(gè)過程中從陸老師和徐老師身上學(xué)到了做事要認(rèn)真的道理，如果不是老師們的幫助，設(shè)計(jì)工作并不會(huì)這么順利的完成，在此我真心的感謝陸老師和徐老師的幫助，希望以后能有機(jī)會(huì)給予回報(bào)。