一款基于8098單片機的SPWM變頻調速系統設計
目前,高性能的交流調速系統的研究和開(kāi)發(fā)引起各國學(xué)者的高度重視,并得到越來(lái)越深入的研究。而所選用微處理器、功率器件及產(chǎn)生PWM波的方法是影響交流調整系統性能好壞的直接因素。本文研究了一種以8098單片機為控制器、以智能功率模塊IPM為開(kāi)關(guān)器件的變頻調速系統,此控制系統硬件電路的標準化程度高,制作成本低,且不受器件溫度漂移的影響:其控制軟件能夠進(jìn)行邏輯判斷和復雜運算,可以實(shí)現不同于一般線(xiàn)性調節的最優(yōu)化、自適應、非線(xiàn)性、智能化等控制規律,而且更改起來(lái)靈活方便。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/227691.htm正弦波脈寬調制(SPWM)技術(shù)
1、SPWM控制技術(shù)原理
由于PWM變換器具有功率因數高、可同時(shí)實(shí)現變頻變壓及抵制諧波的特點(diǎn),因此在交流傳動(dòng)及其他能量變換系統中得到廣泛應用。最常用的PWM技術(shù)為正弦波脈寬調制技術(shù),即SPWM控制技術(shù)。
SPWM控制技術(shù)原理如圖1所示。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三角波作為載波,并用頻率和期望相同的正弦波作為調制波,當調制波與載波相交時(shí),由它們的交點(diǎn)確定逆變器開(kāi)關(guān)器件的通斷時(shí)刻,從而獲得在正弦調制波的半個(gè)周期內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。
采用SPWM控制技術(shù)的顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)是:由于電動(dòng)機的繞組具有電感性,因此,盡管電壓是由一系列的脈沖構成的,但通入電動(dòng)機的電流卻十分逼近正弦波。
2、SPWM波的實(shí)現方法
SPWM波可通過(guò)模擬電路、數字電路或專(zhuān)用集成芯片等硬件電路實(shí)現,也可用微型計算機通過(guò)軟件生成。如何計算SPWM的開(kāi)關(guān)點(diǎn),是SPWM信號生成的一個(gè)難點(diǎn),也是當前人們研究的一個(gè)熱門(mén)課題。生成SPWM波的方法有多種,但其目標只有一個(gè),盡量減少逆變器的輸出諧波分量和計算機的工作量,使計算機能更好地完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)。在模擬電子電路中,SPWM波的實(shí)現方法采用正弦波發(fā)生器、三角波發(fā)生器和比較器來(lái)實(shí)現;改成數字控制后,開(kāi)始時(shí)只是把同樣的方法數字化,稱(chēng)作“自然采樣法”。自然采樣法的運算比較復雜,在工程上更實(shí)用的是簡(jiǎn)化后的“規則采樣法”。文中采用8098單片機通過(guò)“等面積法”實(shí)現SPWM波的生成。SPWM變頻調速系統組成
1、系統總體組成框圖
為了使變頻調速系統獲得較為理想的靜、動(dòng)態(tài)特性,同時(shí),系統的組成又不至于太復雜,采用轉差頻率控制方式,如圖2所示。
系統由主電路和控制電路組成。主電路智能功率模塊IPM采用6只絕緣柵雙極晶體管IGBTVT1~VT6構成。絕緣柵雙極晶體管屬于第二代自關(guān)斷器件,它綜合了MOSFET和GTR的優(yōu)點(diǎn),由它構成的功率變換器線(xiàn)路簡(jiǎn)單,控制方便,輸出電壓紋波小,是當前最有應用前景電力電子器件。驅動(dòng)電路采用高速型EXB850驅動(dòng)模塊??刂齐娐酚?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/8098">8098單片機實(shí)現SPWM波的生成,M/T高精度測速及閉環(huán)控制。
2、8098控制系統組成
8098單片機具有豐富的硬件資源,除具備一般單片機具有的中斷系統、定時(shí)計數器、串行及并行輸入/輸出接口外,還包含有高速輸入/輸出口 HIS/HSO,軟件定時(shí)器,片內數據轉換A/D及D/A等;具有較強的軟件處理能力及較高的運算處理速度,很適合作為高性能交流變頻調速系統的SPWM 生成與輸出、調節器運算和數據處理用的核心器件使用。實(shí)現SPWM變頻調速的8098控制系統的硬件電路如圖3所示。
控制系統由8098單片機、地址鎖存器74LS373、外部8KEPROM2764、用于擴展輸入/輸出接口芯片8279、鍵盤(pán)和顯示器、地址譯碼器74LS138和SPWM波的反相及延時(shí)電路等組成。其中8098的最小系統完成SPWM的生成、M/T測速及閉環(huán)控制,并在最小系統的基礎上利用 8279擴展了鍵
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