通信工程論文-交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言 …………………………………………………………… 2</p><p>　　第1章 交流調(diào)速系統(tǒng)的概述 …………………………………3</p><p>　　交流調(diào)速的基本原理……………………………………… 3</p><p>　　1.2 交流調(diào)速的分類 …

2、………………………………………4</p><p>　　1.2.1 全數(shù)字化控制系統(tǒng) ……………………………………4</p><p>　　1.2.2 PWM技術(shù) …………………………………………………5</p><p>　　1.2.3 高壓大容量交流調(diào)速系統(tǒng) ………………………………5</p><p>　　1.3 交流調(diào)速的特點(diǎn) ………

3、…………………………………5</p><p>　　第2章 交流調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ……………………………6</p><p>　　2. 1 轉(zhuǎn)差頻率控制原理 ………………………………………6</p><p>　　2. 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù)…………………………………………6</p><p>　　2.3 用單片機(jī)控制的電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………

4、……6</p><p>　　2.3.1調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)………………………………… 6</p><p>　　2.3.2 元器件的選用 …………………………………………7</p><p>　　2.3.3 系統(tǒng)主回路的設(shè)計(jì)………………………………………10</p><p>　　2.3.4 SPWM控制信號(hào)的產(chǎn)生……………………………………11

5、</p><p>　　2.3.5 光電隔離及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)………………………………12</p><p>　　2.3.6 故障檢測(cè)及保護(hù)電路設(shè)計(jì)………………………………13</p><p>　　2.3.7 模擬量輸入通道的設(shè)計(jì) ………………………………14</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ………………………………………15</

6、p><p>　　3.1 主程序的設(shè)計(jì)………………………………………………15</p><p>　　3.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序………………………………………………15</p><p>　　3.3 增量式PI運(yùn)算子程序 ……………………………………16</p><p>　　結(jié) 論 ……………………………………………………………18</p>&

7、lt;p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………19</p><p><b>　　前　言</b></p><p>　　隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和自動(dòng)控制理論的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)也有了日新月異的變化。由于以微處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)硬件電路的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，制作成本低，且不受器件溫度漂移的影響，且單片機(jī)具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性好和價(jià)格便宜等

8、優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已逐漸成為工廠自動(dòng)化和各控制領(lǐng)域的支柱之一。其控制軟件能夠進(jìn)行邏輯判斷和復(fù)雜運(yùn)算，可以實(shí)現(xiàn)不同于一般線性調(diào)節(jié)的最優(yōu)化、自適應(yīng)、非線性、智能化等控制規(guī)律。 </p><p>　　在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中，絕大多數(shù)工作機(jī)械的運(yùn)行時(shí)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的，因而掌握拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速知識(shí)是十分重要的。電動(dòng)機(jī)調(diào)速分為直流調(diào)速和交流調(diào)速。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能好，因此在調(diào)速領(lǐng)域中曾一直占主導(dǎo)地位。交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

9、單、構(gòu)造方便、成本低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率高等許多優(yōu)點(diǎn)，以前未得到大規(guī)模的應(yīng)用，主要是由于調(diào)速困難。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子學(xué)、現(xiàn)代控制理論、微機(jī)控制技術(shù)等為交流電機(jī)調(diào)速提供了全新的理論和技術(shù)，使得交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高地穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能。</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)交流調(diào)速技術(shù)也進(jìn)入了現(xiàn)代交

10、流調(diào)速技術(shù)時(shí)代，現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)也成為人類社會(huì)的重大技術(shù)進(jìn)步之一。其發(fā)展速度之快、應(yīng)用覆蓋范圍之廣都是前所未有的。而且應(yīng)用實(shí)踐表明，采用現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)極大的提高了傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，同時(shí)，帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。</p><p>　　第1章 交流調(diào)速系統(tǒng)的概述</p><p>　　1．1 交流調(diào)速的基本原理</p><p>　　交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式有多種，

11、諸如調(diào)壓調(diào)速、變級(jí)調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、滑差調(diào)速等，而變頻調(diào)速優(yōu)于上述任何一種調(diào)速方式，是當(dāng)今國(guó)際上廣泛采用的效益高、性能好、應(yīng)用廣的新技術(shù)。它采用微機(jī)控制、電力電子技術(shù)及電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)取得工業(yè)交流異步電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速功能。</p><p>　　圖1-1三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1—機(jī)座；2—定子鐵心；3—定子繞組；</p><p>　　4—轉(zhuǎn)子鐵心；5—

12、轉(zhuǎn)子繞組;</p><p>　　變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。常用三相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)為圖1所示。定子由鐵心及繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子繞組做成籠型（見(jiàn)圖1-2），俗稱鼠籠型電動(dòng)機(jī)。當(dāng)在定子繞組上接入三相交流電時(shí)，在定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。電機(jī)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱

13、為同步轉(zhuǎn)速，用n1表示</p><p>　　n1=60f/p(r/min) (1-1)</p><p>　　式中：f——三相交流電源頻率，一般為50Hz。</p><p><b>　　p——磁極對(duì)數(shù)。</b></p><p>　　這個(gè)差別用轉(zhuǎn)差率s表示：</p><p

14、>　　s=(n1-n)/n1*100% （1-2）</p><p>　　當(dāng)加上電源轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間，n=0，這時(shí)s=1；起動(dòng)后的極端情況n=n1，則s=0，即s在0～1之間變化。一般異步電機(jī)在額定負(fù)載下的s=（1～6）％。</p><p>　　綜合式（1-1）和式（1-2）可以得出</p><p>　　n=60f(1-s)/p

15、 （1-3）</p><p>　　圖1-2籠型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組</p><p>　　1—銅環(huán) 2—銅條</p><p>　　由式（1-3）可以看出，對(duì)于成品電機(jī)，其磁極對(duì)數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)調(diào)速的目的。</p><

16、p>　　1.2 交流調(diào)速的分類</p><p>　　1.2.1 全數(shù)字化控制系統(tǒng) </p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論是生產(chǎn)還是生活中，人們對(duì)數(shù)字化信息的依賴程度越來(lái)越高。為了使交流調(diào)速系統(tǒng)與信息系統(tǒng)緊密結(jié)合，同時(shí)也為了提高交流調(diào)速系統(tǒng)自身的性能，必須使交流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制。 </p><p>　　由于交流電機(jī)控制理論不斷發(fā)展，控制策略和控

17、制算法也日益復(fù)雜。如TI公司的MCS320F240等DSP芯片，以其較高的性能價(jià)格比成為了全數(shù)字化交流調(diào)速系統(tǒng)的首選。單片機(jī)已經(jīng)在交流調(diào)速系統(tǒng)中得到了廣泛地應(yīng)用。 </p><p>　　1.2.2 PWM技術(shù) </p><p>　　PWM控制是交流調(diào)速系統(tǒng)的控制核心，任何控制算法的最終實(shí)現(xiàn)幾乎都是以各種PWM控制方式完成的。微處理器應(yīng)用于PWM技術(shù)并使之?dāng)?shù)字化以后，花樣是不斷翻新，從最初

18、追求電壓波形的正弦，到電流波形的正弦，再到磁通的正弦；從效率最優(yōu)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最少，再到消除噪音等，PWM控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)不斷創(chuàng)新和不斷完善的過(guò)程。</p><p>　　1.2.3 高壓大容量交流調(diào)速系統(tǒng) </p><p>　　在小功率交流調(diào)速方面，由于國(guó)外產(chǎn)品的規(guī)模效應(yīng)，使得國(guó)內(nèi)廠家在價(jià)格上、工藝上和技術(shù)上均無(wú)法與之抗衡。而在高壓大功率方面，國(guó)外公司又為我們留下了趕超的空間。首先，國(guó)

19、外的電網(wǎng)電壓等級(jí)一般為3000V，而我國(guó)的電網(wǎng)電壓等級(jí)為6000V和10000V；目前，研究較多的大功率逆變電路有：多電平電壓型逆變器、變壓器耦合的多脈沖逆變器、交交變頻器和雙饋交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。 </p><p>　　1.3 交流調(diào)速的特點(diǎn)</p><p>　　交流調(diào)速系統(tǒng)與直流調(diào)速系統(tǒng)相比較，具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　1. 容量大 這是電動(dòng)機(jī)本身的

20、容量所決定的。</p><p>　　2. 轉(zhuǎn)速高，而且耐壓 直流電動(dòng)機(jī)受到換向器的限制，最高電壓只能達(dá)到1000多伏，而交流電動(dòng)機(jī)容量可達(dá)到6—10KV，甚至更高。</p><p>　　3. 交流電動(dòng)機(jī)本身的體積，重量，價(jià)格比同等容量的直流電動(dòng)機(jī)要小，且交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，經(jīng)濟(jì)可靠，慣性小成了交流調(diào)速系統(tǒng)的一大優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　4. 交流電動(dòng)機(jī)

21、的調(diào)速裝置環(huán)境適應(yīng)性廣。交流電動(dòng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，價(jià)格低廉，維修方便，故而應(yīng)用面很廣，幾乎所有的調(diào)速傳動(dòng)都采用交流電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　第2章 交流調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2. 1 轉(zhuǎn)差頻率控制原理</p><p>　　系統(tǒng)原理圖如圖2-l所示。</p><p>　　圖2-l 轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖&l

22、t;/p><p>　　從圖2-1可知．系統(tǒng)由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、函數(shù)發(fā)生器、加法器，整流與逆變電路，PWM控制電路，異步電動(dòng)機(jī)及測(cè)量電路等組成，其中異步電動(dòng)機(jī)由SPWM控制逆變器供電。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出是轉(zhuǎn)差頻率給定值 ,表轉(zhuǎn)矩給定。函數(shù)發(fā)生器輸入轉(zhuǎn)差頻率產(chǎn)生 。信號(hào)，并控制定子電流。以保持 為恒值；加法器對(duì)轉(zhuǎn)差頻率和轉(zhuǎn)速信號(hào)求和得到變頻器的輸出頻率。從而實(shí)現(xiàn)三相異步電機(jī)變頻調(diào)速。</p>&l

23、t;p>　　2. 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù)</p><p>　　對(duì)一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)：，接法，</p><p>　　采用轉(zhuǎn)差頻率控制方法，由單片機(jī)組成核心。調(diào)速范圍（2.2—51HZ），無(wú)級(jí)調(diào)速，靜差率。根據(jù)對(duì)象參數(shù)，完成各功能單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參數(shù)計(jì)算。</p><p>　　2.3 用單片機(jī)控制的電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p&g

24、t;<p>　　2.3.1調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比的調(diào)速系統(tǒng)，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，異步電動(dòng)機(jī)在不同頻率小都能獲得較硬的機(jī)械特性但不能保證必要的調(diào)速精度，而且在動(dòng)態(tài)過(guò)程中由于不能保持所需的轉(zhuǎn)速，動(dòng)態(tài)性能也很差，它只能用于對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的靜，動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)合。如果異步電動(dòng)機(jī)能象直流電動(dòng)機(jī)一樣，用控制電樞電流的方法來(lái)控制轉(zhuǎn)矩，那么就可能得到和直流電動(dòng)機(jī)一樣的較為理想的靜，動(dòng)態(tài)

25、特性。轉(zhuǎn)差頻率控制是一種解決異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩控制問(wèn)題的方法，采用這種控制方案的調(diào)速系統(tǒng)，可以獲得與直流電動(dòng)機(jī)恒磁通調(diào)速系統(tǒng)相似的性能。調(diào)速系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2-2所示。 圖2-2 調(diào)速系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　如圖2-2所示，系統(tǒng)主電路由二極管整流電路、SPWM逆變器和中間直流電路等組成，都是電壓源型的，采用大電容C1濾波，同時(shí)兼具無(wú)功功率交換大的作用。為了避免大電容在合上電源開(kāi)關(guān)后通電的瞬間

26、產(chǎn)生過(guò)大的充電電流，在整流器和濾波電容間的直流回路上串入電抗，剛通上電源時(shí)，由L1限制充電電流，然后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延時(shí)，L失去限流作用，使電路正常供電。</p><p>　　2.3.2 元器件的選用</p><p>　　1. 8255的資料</p><p>　　8255是可編程的并行I/O接口芯片，它具有3個(gè)8位的并行I/O口，三種工作方式，可通過(guò)編程改變其功能，因而

27、使用方便，通用性強(qiáng)，可作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接時(shí)的中間接口電路。8255的引腳圖如圖2-3所示。由圖可知，8255共有40個(gè)引腳，各引腳功能如下： D0—D7： 三態(tài)雙向數(shù)據(jù)線，與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線相連，用來(lái)傳遞數(shù)據(jù)信息。</p><p>　　CS/： 片選信號(hào)線，低電平有效，表示芯片

28、被選中。</p><p>　　RD/： 讀出信號(hào)線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的讀出。</p><p>　　WR/： 寫(xiě)入信號(hào)線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的寫(xiě)入。</p><p>　　Vcc： +5V電源。</p><p>　　PA7—PA0： A口輸入/輸出線。</p><p>　　PB7—PB0： B口輸入/輸出線。<

29、/p><p>　　PC7—PC0： C口輸入/輸出線。</p><p>　　RESET： 復(fù)位信號(hào)線。</p><p>　　A1—A0： 地址線，用來(lái)選擇8255內(nèi)部端口</p><p>　　2. ADC0809的資料</p><p>　　ADC0809是一種逐次逼近式8路模擬輸入，8位數(shù)字量輸出的A/D轉(zhuǎn)換器。其引腳如

30、圖2-4所示。</p><p>　　由引腳可見(jiàn)，ADC0809共有28個(gè)引腳，采用雙插直列示封裝，其引腳主要功能如下：</p><p>　　（1）IN0—IN7 是8路模擬信號(hào)輸入端。</p><p>　　（2）D0—D7 是8位數(shù)字量輸出端。</p><p>　　圖2-3 8255引腳圖 圖2-4

31、 ADC0809 引腳圖</p><p>　?。?）A，B，C 與ALE控制8路模擬通道的切換，A，B，C 分別與三根地址線或數(shù)據(jù)線相連，三者編碼對(duì)應(yīng)8個(gè)通道地址口。C，B，A=000—111分別對(duì)應(yīng)IN0—IN7通道地址。</p><p>　　ADC0809 雖然有8路模擬通道可以同時(shí)輸入8路模擬信號(hào)，但每個(gè)瞬間只能轉(zhuǎn)換一路，各路之間的切換由軟件變換通道地址實(shí)現(xiàn)。</p>

32、<p>　?。?） OE，START，CLK為控制信號(hào)端，OE為輸出允許端，START為啟動(dòng)信號(hào)輸入端，CLK為時(shí)鐘信號(hào)輸入端。</p><p>　　（5）VR（+）和VR（-）為參考電壓輸入端。</p><p>　　3. SA8282的資料</p><p>　　SA8282是MITEL公司推出的一種用于三相SPWM波發(fā)生和控制的集成電路，它與微處理器接

33、口方便，內(nèi)置波形ROM及相應(yīng)的控制邏輯，設(shè)置完成后可以獨(dú)立產(chǎn)生三相PWM波形，只有當(dāng)輸出頻率或幅值等需要改變時(shí)才需微處理器的干預(yù)，微處理器只用很少的時(shí)間控制它，因而有能力進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)、保護(hù)和控制等?；赟A8282和89C51的變頻器具有電路簡(jiǎn)單、功能齊全、性能價(jià)格比高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　圖2-5 SA8282的引腳排列圖</p><p>　　(1)主要特點(diǎn)&

34、#160; 1)全數(shù)字化。SA8282與微處理器相連時(shí)，可自動(dòng)適應(yīng)Intel和Motorola兩種總線接口，而且編程簡(jiǎn)捷方便。它的全數(shù)字化脈沖輸出具有很高的精度和穩(wěn)定性。 2)工作方式靈活。SA8282具有6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平輸出端，可以驅(qū)動(dòng)逆變器的6個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件。</p><p>　　3)工作頻率范圍寬、精度高。SA8282的三角載波頻率可調(diào)，當(dāng)時(shí)鐘頻率為12．5 MHz時(shí)，載波頻率最高可達(dá)

35、24 kHz，輸出調(diào)制頻率最高可達(dá)4 kHz，輸出頻率的分辨率為12位。</p><p><b>　?。?）引腳功能</b></p><p>　　ADO～AD7：8位地址與數(shù)據(jù)復(fù)用總線，用于從微處理器接收地址與數(shù)據(jù)信息；</p><p>　?。捍?個(gè)引腳為Intel(Motorola)控制模式；SA8282在工作時(shí)可自動(dòng)適應(yīng)Intel或Moto

36、rola控制模式，當(dāng)ALE(AS)管腳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，SA8282內(nèi)部檢測(cè)電路將自動(dòng)鎖存RD(DS)線上的狀態(tài)，如果檢測(cè)結(jié)果為低電平，則采用MO-TOROLA控制模式；如果檢測(cè)結(jié)果為高電平，則采用Intel控制模式；  ：復(fù)位端，低電平有效；  ：片選輸入 ；</p><p>　?。狠敵龇怄i狀態(tài)指示，表明是否被鎖存，低電平有效；   SETTRIP：關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)輸入

37、端，當(dāng)輸入為高時(shí)，TRIP及6個(gè)PWM輸出端將被迅速鎖存在低電平狀態(tài)，且只有在RST復(fù)位時(shí)才能解除；   WSS：波形采樣同步端口；   ZPPB，ZPPY，ZPPR：分別是三相信號(hào)的零相位脈沖輸出端；   CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端；   VDD：+5 V偏置電源；   VSS：接地端。</p><p>　

38、　2.3.3 系統(tǒng)主回路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.主回路的結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　系統(tǒng)主回路是交—直—交電壓型變頻電路，整流采用三相橋式不可控整流器，L、C1、C2組成濾波電路，Rb用來(lái)吸收制動(dòng)能量。整流逆變電路采用的是GRT三相橋式PWM逆變器。其圖2-7如下所示：</p><p>　　圖2-7 系統(tǒng)主回路電路圖&l

39、t;/p><p>　　2.3.4 SPWM控制信號(hào)的產(chǎn)生</p><p>　　在本系統(tǒng)中，控制信號(hào)用SA8282大規(guī)模集成塊來(lái)產(chǎn)生。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)頻，調(diào)壓實(shí)現(xiàn)的。以正弦波作為逆變器輸出的期望波形，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波（Carrier wave），并用頻率和期望波相同的正弦波作為調(diào)制波（Modulation wave），當(dāng)調(diào)制波與載波相交時(shí)，由它們的交點(diǎn)確定逆變器開(kāi)

40、關(guān)器件的通斷時(shí)刻，從而獲得在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)呈兩邊窄中間寬的一系列等幅不等寬的矩形波。按照波形面積相等的原則，每一個(gè)矩形波的面積與相應(yīng)位置的正弦波面積相等，因而這個(gè)序列的矩形波與期望的正弦波等效。正弦調(diào)制波在半個(gè)周期內(nèi)，三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化，則SPWM波也在正負(fù)之間變化，也稱為雙極性控制方式。</p><p>　　圖2-8 SPWM逆變器電壓波圖形</p><p>　　uu

41、n=Ud/2；當(dāng)Uu<uc時(shí)，Ug1為低電平，V1截止，V4導(dǎo)通，uun=-Ud/2，輸出都波形為雙極性 </p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，SA8282控制脈沖波的輸出采用數(shù)字方法，數(shù)字方法是按照不同的數(shù)字模型用計(jì)算機(jī)算出各切換點(diǎn)并將其存入內(nèi)存 然后通過(guò)查表及必要的計(jì)算生成ＰＷＭ波，從而實(shí)現(xiàn)以軟件方式控制的，在SA8282的ROM中儲(chǔ)存有脈沖表，SA8282可通過(guò)查表得知應(yīng)該輸出的脈沖的頻率與幅值，從而可以

42、控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩。AT89C51則通過(guò)檢測(cè)電路檢測(cè)的數(shù)據(jù)通過(guò)P0口向SA8282的AD口傳送數(shù)據(jù)，使SA8282輸出相應(yīng)的脈沖波，從而達(dá)到轉(zhuǎn)差頻率控制電動(dòng)機(jī)的交流調(diào)速。</p><p>　　圖2-9 AT89C51與SA8282連接電路圖</p><p>　　2.3.5 光電隔離及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　SA8282輸出的PWM控制信號(hào)功率很小，無(wú)

43、法直接驅(qū)動(dòng)GTR，要經(jīng)過(guò)脈沖功率放大才能驅(qū)動(dòng)GTR，脈沖功率放大電路選用模塊EX359。該模塊是一</p><p>　　圖2-10 EX359驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　個(gè)帶有光隔離的功率放大電路，其電源電壓為12V，輸入信號(hào)5V，輸出電壓（對(duì)應(yīng)GTR導(dǎo)通）和-2V（對(duì)應(yīng)GTR關(guān)斷），工作頻率為2.5KHZ，可驅(qū)動(dòng)50A以下的逆變器，其內(nèi)部電路如圖2-10所示。</p>

44、;<p>　　2.3.6 故障檢測(cè)及保護(hù)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　故障檢測(cè)及保護(hù)電路如圖2-11所示，該電路采用電阻取樣的電壓、電流保護(hù)電路，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器RP1、RP2來(lái)設(shè)定最大的允許電壓、電流值。電路中C1、C2接8255的C 口中的PC2、PC3，O端接SA8282的CLK。</p><p>　　圖2-11 過(guò)電流，過(guò)電壓保護(hù)電路控制端。</p>&l

45、t;p>　　這樣保護(hù)電路可通過(guò)門(mén)1輸出控制信號(hào)的封鎖SA8282輸出的PWM控制信號(hào)，斷開(kāi)主回路電源。A1、A2接8255的C 口中的PC4、PC5，通過(guò)PC4、PC5輸入故障信號(hào)，用以檢測(cè)故障類型。</p><p>　　2.3.7 模擬量輸入通道的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)中選用的AT89C51單片機(jī)沒(méi)有模數(shù)轉(zhuǎn)換器所以需要在外部電路中加上模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。經(jīng)過(guò)考慮選用的是

46、ADC0809芯片。它能完成8路模擬量的轉(zhuǎn)換，為了削弱反饋信號(hào)中的交流分量，在需在反饋信號(hào)輸入前加一RC濾波電路，取，，對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)為。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 主程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　主程序框圖如圖3-1所示。先進(jìn)行芯片初始化，然后，清系統(tǒng)工作區(qū)，開(kāi)放89C51外部中斷，啟動(dòng)軟件定時(shí)器10ms(采樣周期)

47、。所以，系統(tǒng)初始化完畢，進(jìn)入控制循環(huán)：測(cè)速→中斷服務(wù)（和運(yùn)算，查表求出）→可逆切換程序→輸出控制量→測(cè)速。 </p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)主程序框圖</p><p>　　3.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序</p><p>　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序即為軟件定時(shí)器O的中斷服務(wù)程序，其程序框圖如圖3-2所示。在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序中，完成轉(zhuǎn)速、的采樣，進(jìn)行PI運(yùn)算，求出頻率指令信號(hào)，然后查表求得

48、分頻系數(shù)。</p><p>　　圖3-2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序框圖</p><p>　　3.3 增量式PI運(yùn)算子程序</p><p>　　增量式PI運(yùn)算子程序框圖如圖3-3所示，它包括按圖所示控制曲線計(jì)算轉(zhuǎn)差頻率增量, 由求出轉(zhuǎn)差頻率控制量，再由求出頻率指令信號(hào),再由AT89C51單片機(jī)向SA8282發(fā)出調(diào)頻指令</p><p>　　圖3-3 增量

49、式PI運(yùn)算子程序框圖</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識(shí)的老師，是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專業(yè)課知識(shí)，這也是課程設(shè)計(jì)得以完成的基礎(chǔ)。感謝。我的指導(dǎo)老師，是您讓我們?cè)谶@個(gè)專業(yè)的學(xué)習(xí)有所收獲。短短的三年大學(xué)生涯即將結(jié)束，回想起曾經(jīng)與老師和同學(xué)們?cè)谝黄鸬那f(wàn)萬(wàn)個(gè)日日夜夜里，有我們的歡笑也有我們的眼淚。是你們讓我在

50、大學(xué)里學(xué)到了許多做人的道理和在基建步入社會(huì)的經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　回想這段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬(wàn)千，在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我擁有了無(wú)數(shù)難忘的回憶和收獲。</p><p>　　在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我遇到的問(wèn)題很多，有些是在自己知識(shí)所在范圍之外，每當(dāng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自己的想法或者運(yùn)行不下去的時(shí)候，我就會(huì)出現(xiàn)浮躁的情緒，但是我沒(méi)有放棄，而是適時(shí)地調(diào)節(jié)自己的心態(tài)，在同學(xué)老師的幫助下，完成了本次

51、的設(shè)計(jì)。</p><p>　　我從資料的收集中，掌握了很多單片機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制的知識(shí)，讓我對(duì)我所學(xué)過(guò)的知識(shí)有所鞏固和提高，并且讓我對(duì)當(dāng)今它們的最新發(fā)展技術(shù)有所了解。在整個(gè)過(guò)程中，我學(xué)到了新知識(shí)，增長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實(shí)自己，爭(zhēng)取在所學(xué)領(lǐng)域有所作為。</p><p>　　腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。我

52、想這是一次意志的磨練，是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升，會(huì)對(duì)我未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。也為將來(lái)的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 阮毅 陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng).第四版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009</p><p>　　[2] 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).第三版.北京

53、：北京航空航天大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[3] 張毅剛 彭喜元.MCS—51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[4] 陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng).第三版.上海：上海大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[5] 王兆安、黃俊. 電力電子技術(shù).第四版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000</