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“hth华体会全站app”基于AT89C51单片机的变频调速控制系统设计

作者:hth华体会最新网站 时间:2022-10-01 01:30
本文摘要:1.阐述 在电气传动领域中,随着自变频器器件技术水平的大大提升,脉宽调制技术(全称PWM技术)也日益成熟期。PMW交流变频调压以其高效率、低功率因数、输入波形好、结构非常简单等优点,在井下风机、水泵、造纸机等设备中获得了普遍的应用于。 将单片机应用于交流变频调压系统,可有效地防止传统调压方案中的一些缺点,超过了提升控制精度的目的[1],其特点: (1)使用单片机可以使绝大多数掌控逻辑通过软件构建,修改了电路。

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1.阐述  在电气传动领域中,随着自变频器器件技术水平的大大提升,脉宽调制技术(全称PWM技术)也日益成熟期。PMW交流变频调压以其高效率、低功率因数、输入波形好、结构非常简单等优点,在井下风机、水泵、造纸机等设备中获得了普遍的应用于。

将单片机应用于交流变频调压系统,可有效地防止传统调压方案中的一些缺点,超过了提升控制精度的目的[1],其特点:  (1)使用单片机可以使绝大多数掌控逻辑通过软件构建,修改了电路。  (2)单片机具备更加强劲的逻辑功能,运算速度慢,精度高,有大容量的存储单元,可以构建更为简单的掌控。  (3)无零点飘移,控制精度低。  (4)可以获取人机界面,多机连网工作。

  根据国内外有关变频调压的近期研究成果及研究动向,参看大量的文献、资料,本着先进性与成熟性顾及、标准化、可靠性、连续性、及时性的系统设计原则,设计了如图1右图的系统结构框图。图1系统结构框图图2整流电路  整个电路分成三大部分:主电路、驱动电路以及用单片机掌控PWM产生器的控制电路,另外还有过流检测和维护电路,这样使得系统工作更加平稳、可信。

  2.系统主电路设计  2.1整流滤波电路的设计  为了给逆变器获取一个平稳的直流电力,必须将电网输出的交流电展开整流。一般来说整流电路可分成高效率整流和不高效率整流。高效率整流可以使系统的功率因数相似l,并且具备较小的纹波,频率低,可减少较小幅值的滤波电容。

但是使用高效率整流电路不会使得系统成本上升,并且控制电路简单。  目前较为经济可信的方案,一般都是使用二极管整流,使电网功率因数与直流电源输入电压牵涉到而相似于1。在本系统中,我们使用了三相二极管不高效率整流,如图2右图,使用它需要控制电路驱动,电路非常简单、可信,成本低,缺点就是纹波较小,须要使用较大幅度值的滤波电容。

  2.2三相直流电源电路的设计  三相交流阻抗必须三相逆变器,在三相直流电源电路中,应用于最广的是三相桥式直流电源电路[2]。使用IGBT作为高效率元件的电压型三相直流电源电路如图3右图,可以显现出电路由三个半桥构成。图3三相直流电源电路图4IR2110驱动半桥电路  电压型三相直流电源桥的基本工作方式与单相直流电源桥完全相同,是导电方式,即每个桥臂的导电角度为,同一互为(同一半桥)上下两个臂交错导电,各互为开始导电的时间依序差距。

这样,在任一瞬间,将有三个桥臂同时导通。有可能是上面一个臂,下面两个臂,也有可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。

因为每次换流都是在同一互为上下两个桥臂之间展开的,因此,也被称作横向换流。用T记作周期,只要留意三相之间互隔T/3(T是周期)就可以了,即B比起A互为迟缓T/3,C互为又比B互为迟缓T/3。  明确的导通顺序如下:  第1个T/6:V1,V6,V5导通,V4,V3,V2截至;第2个T/6:Vl,V6,V2导通,V4,V3,V5截至;  第3个T/6:V1,V3,V2导通,V4,V6,V5截至;第4个T/6:V4,V3,V2导通,V1,V6,V5截至;  第5个T/6:V4,V3,V5导通,V1,V6,V2截至;第6个T/6:V4,V6,V5导通,V1,V3,V2截至。

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  3驱动电路及系统维护电路的设计  3.1驱动电路的设计  作为功率电源器件,IGBT的工作状态必要关系到整机的性能,所以自由选择或设计合理的驱动电路变得尤为重要。使用一个性能较好的驱动电路,可使IGBT工作在较为理想的电源状态,延长开关时间,增大开关损耗,对提升整个装置的运营效率,可靠性和安全性都有最重要的意义。

  驱动电路必需不具备两个功能:一是构建控制电路与被驱动IGBT栅极的电隔绝;二是获取适合的栅极驱动脉冲[3]。  对驱动电路的拒绝,可归纳如下:  1)IGBT和MOSFET都是电压驱动,都具备一个2.5~5V值电压,有一个容性输入阻抗,因此IGBT对栅极电荷十分脆弱,故驱动电路必需很可信,要确保有一条较低电阻值的静电电路,即驱动电路与IGBT的连线要尽可能较短。

  2)用内阻小的驱动源对栅极电容充放电,以确保栅极掌控电压Uge,有充足陡峭的前后沿,使IGBT的开关损耗尽可能小。另外,IGBT通车后,栅极驱动源可让获取充足的功率,使IGBT不解散饱和状态而损毁。  3)驱动电路要能传送几十kHz的脉冲信号。

  4)在大电感阻抗下,IGBT的开关时间无法太短,以容许出有di/dt构成的尖峰电压,保证IGBT的安全性。  5)IGBT的栅极驱动电路不应尽量非常简单简单,最差自身具有对IGBT的维护功能,有较强的抗干扰能力。  本文使用美国IR公司发售的IR21lO构建驱动器来驱动IGBT,它兼具体积小,速度快,电路非常简单的优点,是中小功率转换装置中驱动器件的选用品种。

  驱动芯片IR2110用作驱动半桥电路如图4右图。  3.2电流检测及过东流维护电路  当流到IGBT的电流过流,一旦远超过安全区,IGBT将永久损毁,因此系统要设置电流过流维护电路,系统在变频器的直流部分串电流互感器将电流切换为电压信号再行通过较为器较为,将过流信号检测出来后,送往SA828l的脉冲封锁末端(电平信号),那么SA828l就不会暂停输入PWM脉冲,以维护IGBT。IGBT的过电流维护电路如图5右图。图5IGBT的电流维护电路  其中运放C814构成电压追随器,其输出来自电流互感器的输入。

两个电压较为器C271构成窗口电压较为器,较为器的输入经施密特反相器相连到与门的输出末端。当IGBT没过电流时,C814的输出电压较为较低,窗口电压较为器输入高电平,因此EN信号为高电平,使IGBT驱动信号有效地;反之,当IGBT过电流时,EN信号变成低电平,封锁了IGBT驱动信号而使IGBT变频器,调节电位器RP,可以转变过流阀值的大小。

  过压维护电路的原理与电流维护电路类似于,另外在主电路上应配装一个10A的较慢熔断保险,当电路再次发生相当严重过流时,较慢熔断保险烧断截断电网电源,尽量的确保主电路的安全性。  4.控制电路软硬件设计  三相SPWM发生器是控制电路的核心部分。在本设计中,我们搭配了AT89C51单片机掌控英国MITEL公司的专用构建芯片SA8281作为SPWM波形发生器,该芯片与微处理器模块便利,完全不必特任何的逻辑电路才可包含原始的SPWM控制电路,结构紧凑,提升了系统的集成度和可靠性,有利于降低成本。

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  4.1SA8281的功能讲解  SA8281芯片是MITEL公司设计的专门为交流电机的调压掌控,UPS电源以及其他必须脉宽调制作为一种有效地电源掌控的电力电子器件[4]。插槽如图6右图:图6SA8281的插槽排序图7单片机与SA8281相连图  它可用作三相PWM波形产生的可编程微机外围模块芯片,用于一组标准的MOTEL总线,限于于英特尔和摩托罗拉二种总线模块,模块通用性好,编程和操作者非常简单,便利,快捷。

  SA8281使用常用的平面的双边缘采样法产生仅有数字化PWM波形,无时浪,无温浪,具备很高的精度和温度稳定性。  有6个标准的TTL电平输入,用来驱动逆变器的6个功率电源器件。

  工作频率范围长,精度高,三角载波频率固定式。  工作方式灵活性,在电路恒定的情况下,必要通过软件原作载波频率、调制频率、调制比、大于脉长、杀区时间等工作参数就可转变逆变器的性能指标,驱动有所不同阻抗或工作于有所不同工况。可通过转变输入SPWM脉冲的相序构建电机的于是以翻转,通过调制超过输入频率为OHz而给电机绕组通一直流电,构建电机的直流放入制动器。

  独立国家枪机末端可瞬时枪机输入SPWM脉冲,可处置电机脑溢血情况的再次发生。  波形存储在内部ROM中,可以自由选择可移除的大于脉长和死区时间。

  4.2掌控硬件电路的构建  控制电路部分使用的单片机为ATMEL公司发售的AT89C51,它使用CMOS结构,耗电较低,抗干扰能力强劲,与MCS一5l系列几乎相容,且功能比一般的51系列芯片要强劲许多。


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