基于單片機(jī)轉(zhuǎn)差頻率的交流調(diào)速系統(tǒng)

1、 運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計題 目：基于單片機(jī)轉(zhuǎn)差頻率的交流調(diào)速系統(tǒng) 專業(yè)班級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 評閱意見： 指導(dǎo)老師簽名： 日期： 2014年 月 日 目錄1引言32設(shè)計方案42.1調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計42.2轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)速的基本原理53硬件設(shè)計63.1硬件清單列表63.2重要元件的功能73.2.1單片機(jī)AT89C5173.2.2譯碼器83.2.3可編程計數(shù)/定時芯片825383.2.4大規(guī)模專用集成電路HEF475293.2.5可編程的并行I/O接口芯片 8255103.2.6 A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809113.2.7通用可編程鍵盤8279113.3系統(tǒng)主電路圖113.4 轉(zhuǎn)差

2、調(diào)節(jié)器的設(shè)計123.5 PWM控制信號的產(chǎn)生及變換器的設(shè)計133.6 光電隔離及驅(qū)動電路設(shè)計143.7 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速測量電路的設(shè)計143.8 電動機(jī)的電流、電壓測量電路的設(shè)計153.9 鍵盤顯示電路的設(shè)計163.10 故障檢測及保護(hù)電路設(shè)計173.11參數(shù)計算173.11.1大功率開關(guān)管173.11.2三相整流橋183.11.3 LC濾波器183.11.4 直流側(cè)阻容吸收電路193.11.5 大功率晶體管阻容吸收電路194軟件設(shè)計194.1 程序框圖及其介紹194.1.1系統(tǒng)主程序194.1.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序214.2 部分子程序224.2.1 0809的編程224.2.2 8253編程224

3、.2.3 8255編程23心得體會24參考文獻(xiàn)251引言近年來，交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)中最活躍、發(fā)展最快的就是變頻調(diào)速技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使頻率成為可以充分利用的資源。交流電動機(jī)采用變頻調(diào)速不但能實現(xiàn)無級調(diào)速，而且可以根據(jù)負(fù)載的特性不同通過適 當(dāng)調(diào)節(jié)電壓和頻率之間的關(guān)系，使電動機(jī)始終運行在高效區(qū)，并保證良好的動態(tài)特性 。同時，交流電動機(jī)采用變頻起動更能顯著改善交流電動機(jī)的起動性能，大幅降低電動機(jī)的起動電流，增加起動轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差頻率控制異 步電動機(jī)變頻調(diào)速是公認(rèn) 的一項性能較優(yōu)越的控制策略，是當(dāng)前高校電傳動、電機(jī)拖動等課程重要的知識點。目前，市面上出售的教學(xué)實驗裝置大多是由模擬電路構(gòu)成。實驗系統(tǒng)的性能

4、由于受到溫度等因素的影響而有所降低，不利于開展轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速實驗 。從20實際后半葉開始，控制系統(tǒng)硬件已由模擬技術(shù)轉(zhuǎn)向數(shù)字技術(shù)。微型計算機(jī)在性能、速度、價格、體積等方面的不斷發(fā)展為現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)提供額重要保證。現(xiàn)在16位以及32位微處理機(jī)應(yīng)用十分廣泛，由于微處理機(jī)的運算速度高且價格較低，使得交流調(diào)速系統(tǒng)可以采用全自動化控制，這樣不僅使傳動系統(tǒng)獲得高精度、高可靠性，還為新的控制理論與方法提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。電動機(jī)調(diào)速分為直流調(diào)速和交流調(diào)速。直流電動機(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。交流電動機(jī)與直流電動機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、構(gòu)造方便、成本低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率高

5、等許多優(yōu)點，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、快的動態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運行等良好的技術(shù)性能?？梢哉f，自20世紀(jì)80年代開始交流調(diào)速技術(shù)就已進(jìn)入了一個新的時代，也就是可以與直流調(diào)速相媲美并逐漸取而代之占據(jù)電力傳動主導(dǎo)地位的時代。2設(shè)計方案2.1調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比的調(diào)速系統(tǒng)，雖然結(jié)構(gòu)簡單，異步電動機(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，而且在動態(tài)過程中

6、由于不能保持所需的轉(zhuǎn)速，動態(tài)性能也很差，它只能用于對調(diào)速系統(tǒng)的靜，動態(tài)性能要求不高的場合。如果異步電動機(jī)能象直流電動機(jī)一樣，用控制電樞電流的方法來控制轉(zhuǎn)矩，那么就可能得到和直流電動機(jī)一樣的較為理想的靜，動態(tài)特性。轉(zhuǎn)差頻率控制是一種解決異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩控制問題的方法，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)圖如圖2.1所示。圖2.1 調(diào)速系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖系統(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，同時兼具無功功率交換大的作用。為了避免大電容在合上電源開關(guān)后通電的瞬間產(chǎn)生過大的充電電流，在整流

7、器和濾波電容間的直流回路上串入電抗，剛通上電源時，由L1限制充電電流，然后經(jīng)過一段時間延時，L失去限流作用，使電路正常供電。2.2轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)速的基本原理當(dāng)穩(wěn)態(tài)氣隙磁通恒定時異步電機(jī)的機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式為： (2-1)當(dāng)實際轉(zhuǎn)差額定空載轉(zhuǎn)速相比很小時（），,可以從式中約去，這樣式(2-1)可以簡化為：其中 (2-2)從式(2-2)中可得，當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率較小且磁通恒定時，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與成正比。這時只要控制轉(zhuǎn)差頻率就能控制轉(zhuǎn)矩T，從而實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的控制。若要使轉(zhuǎn)差頻率較小，只要有提供異步電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速反饋即可實現(xiàn)。若要保持為恒值，即保持勵磁電流恒定，而勵磁電流與定子電流有如下關(guān)系， （2-3）因

8、此若按照上述規(guī)律變化，則恒定，即恒定。轉(zhuǎn)差頻率控制策略是：利用測速環(huán)節(jié)得到轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速給定、比較，限制輸出頻率，使轉(zhuǎn)差率 (即)不太大；控制定子電流，使得勵磁電流保持恒定；這時控制實現(xiàn)調(diào)速。系統(tǒng)原理圖如圖2.2所示。 圖2.2轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖從圖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，異步電動機(jī)及測量電路等組成，其中異步電動機(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，并控制定子電流。以保持 為恒值；加法器對轉(zhuǎn)差頻率和轉(zhuǎn)速信號求和得到變頻器的輸出頻率。從而實現(xiàn)三相

9、異步電機(jī)變頻調(diào)速。3硬件設(shè)計3.1硬件清單列表類型名稱數(shù)量單片機(jī)80C511譯碼器74LS1381計數(shù)定時器82531集成電路HEF47521可編程并行I/O接口芯片82551A/D轉(zhuǎn)換器ADC08091通用可編程鍵盤82791比例乘法器CD45274高精度數(shù)據(jù)采集放大器AD5221精密基準(zhǔn)電壓源LM3991通用光電耦合器4N354霍爾傳感器UGN23501M1電阻R若干個電容C若干個二極管VD若干個三極管NPN若干個3.2重要元件的功能3.2.1單片機(jī)AT89C51AT89C51提供4K字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中

10、斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位，其引腳圖如圖3.1所示。圖3.1 AT89C51引腳圖3.2.2譯碼器74LS138是一種3-8譯碼器，有三個輸入端，經(jīng)譯碼產(chǎn)生8種狀態(tài)。譯碼功能，當(dāng)譯碼器的輸入為某一個編碼時其輸出就有一個固定的引腳輸出為低電平，其余的為高電平。引腳圖如圖3.2所示。圖3.2 74LS138引腳圖3.2.3可編

11、程計數(shù)/定時芯片8253主要功能：1.一個芯片上有三個獨立的16位計數(shù)器通道;2.每個計數(shù)器都可以按照二進(jìn)制或二十進(jìn)制計數(shù)；3.每個計數(shù)器的技術(shù)速率可高到2MHz。4.每個通道有六種工作方式，可由程序設(shè)置和改變;5.所有的輸入輸出與TTL兼容。引腳圖如圖3.3所示。圖3.3 8253引腳圖本次設(shè)計用到芯片8253的工作方式三，當(dāng)記數(shù)值N為偶數(shù)時，輸出為對稱方波，前N/2記數(shù)期間，OUT輸出為高電平，后N/2記數(shù)期間，OUT輸出為低電平。若記數(shù)值N為奇數(shù)值時，將輸出不對稱方波，即在前（2N+1）/2記數(shù)期間，OUT輸出高電平，后（2N-1）記數(shù)期間輸出低電平。3.2.4大規(guī)模專用集成電路HEF4

12、752本文介紹的變頻調(diào)速系統(tǒng)是以大規(guī)模專用集成電路HEF4752為核心構(gòu)成的控制電路，由HEF4752產(chǎn)生的三相SPWM信號經(jīng)隔離、放大后，驅(qū)動由IGBT構(gòu)成的三相逆變器，使之輸出SPWM的波形，實現(xiàn)異步電動機(jī)變頻調(diào)速。HEF4752是采用LOCMOS工藝制造的大規(guī)模集成電路，專門用來產(chǎn)生三相SPWM信號。它的驅(qū)動輸出經(jīng)隔離放大后，可驅(qū)動GTO和GTR逆變器，在交流變頻調(diào)速中作控制器件。主要特點如下：1.產(chǎn)生三對相位差120°的互補(bǔ)SPWM主控脈沖，適于三相橋結(jié)構(gòu)的逆變器。2.采用多載波比自動切換方式，隨著逆變器的輸出頻率降低，有級地自動增加載波比，從而抑制低頻輸出時因高次諧波產(chǎn)生的

13、轉(zhuǎn)矩脈沖和噪聲等所造成的惡劣影響。調(diào)制頻率可調(diào)范圍為0100Hz，且能使逆變器輸出電壓同步調(diào)節(jié)。3.為防止逆變器上下橋臂直通，在每相主控脈沖間插入死區(qū)間隔，間隔時間連續(xù)可調(diào)。3.2.5可編程的并行I/O接口芯片 82558255是可編程的并行I/O接口芯片，它具有3個8位的并行I/O口，三種工作方式，可通過編程改變其功能，因而使用方便，通用性強(qiáng)，可作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接時的中間接口電路。8255的引腳圖如圖3.4所示。圖3.4 8255引腳圖本次設(shè)計用到8255的工作方式0，且A口作為輸入，B口，C口作為輸出。8255地址口的選定： 片選CS/，地址選擇端A1，A0。分別接于P0.7,P

14、0.1,P0.0其它地址線全懸空。顯然只要保證P0.7為低電平時，選中該8255，若P0.1,P0.0再為“00”選中8255的A口，同理P0.1,P0.0為“01”，“10”，“11”分別選中B口，C口及控制口。若地址用16位表示，其他無用端全選為1，則8255的A，B，C，J及控制口地址可為FF7CH，F(xiàn)F7DH，F(xiàn)F7FH，如果無用位為“0”，則4個地址為0000H，0001H，0002H，0003H，只要保證CS/，A1，A0的狀態(tài)，無用位設(shè)為“0”，或“1”無關(guān)。掌握了確定地址的方法，地址便可以靈活的選出了。3.2.6 A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809是一種逐次逼近式8路模擬

15、輸入，8位數(shù)字量輸出的A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0809共有28個引腳，采用雙插直列示封裝，引腳如圖3.5所示。圖3.5 ADC0809引腳圖ADC0809 雖然有8路模擬通道可以同時輸入8路模擬信號，但每個瞬間只能轉(zhuǎn)換一路，各路之間的切換由軟件變換通道地址實現(xiàn)。3.2.7通用可編程鍵盤8279 8279是一種通用可編程鍵盤，顯示器接口芯片。如圖11所示，它能完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能，鍵盤部分提供一種掃描方式，對鍵盤不斷掃描，自動消抖，自動識別出按下的鍵并給出編碼，能對雙鍵或N鍵同時按下進(jìn)行保護(hù)。8279的組成： I/O控制及數(shù)據(jù)緩沖器；控制和時序寄存器及定時控制；掃描計數(shù)器；回復(fù)緩沖器，鍵盤

16、抖動及控制；FIFO/傳感器RAM及其狀態(tài)寄存器顯示RAM和顯示地址寄存器。3.3系統(tǒng)主電路圖系統(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，組成濾波電路，三個元件和 一起構(gòu)成尖峰電壓吸收電路（又稱直流側(cè)阻容吸收電路），用以削弱因逆變器換流而引起的尖峰電壓，采用的是GRT三相橋式PWM逆變器。主電路圖如圖3.6所示。圖3.6系統(tǒng)主回路電路圖3.4 轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)器的設(shè)計本系統(tǒng)采用增量式轉(zhuǎn)差頻率調(diào)節(jié)方式，轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)器設(shè)計為帶有死區(qū)的調(diào)節(jié)器，因，所以與之和反映了頻率，即為頻率指令信號。控制結(jié)構(gòu)框圖和控制曲線如3.7圖所示。為死區(qū)，它是為了避免因量化誤差，舍入誤差引起系統(tǒng)運行不平衡而引起的。

17、UnAUnB(UnA UnB)為線性調(diào)節(jié)區(qū)，當(dāng)Un（K）>UnB時，輸出限幅，用以現(xiàn)在轉(zhuǎn)差頻率的最大增量，亦即限制的最大增量，亦即限制的最大增量，防止系統(tǒng)過沖，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。決定系統(tǒng)的積分系數(shù)=（=）,它由電位器給定，通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸入。當(dāng)UnB確定后，通過調(diào)節(jié)電位器，就能改變積分系數(shù)，整定方便。UnA的值根據(jù)靜態(tài)精度要求和實際系統(tǒng)工作時的最低轉(zhuǎn)速來確定，UnB、UsM通過實驗確定。圖3.7 控制結(jié)構(gòu)框圖和曲線圖a) 控制結(jié)構(gòu)框圖 b） 控制曲線3.5 PWM控制信號的產(chǎn)生及變換器的設(shè)計在本系統(tǒng)中，控制信號用HEF4752大規(guī)模集成塊來產(chǎn)生。要使HEF4752 正常工作，必須

18、提供4路時鐘信號和4個開關(guān)信號。將HEF4752的端接地，使HEF4752工作在晶體管模塊式，將K端接+5v電源，使每兩路互補(bǔ)信號之間有較大的輸出延遲，CW端，L端分別接8255C口的PC1、PC0。這樣剩下的只有4個控制端了。FCT端為頻率控制端，VCT端為電壓控制端，逆變器的輸出頻率和電壓就是通過控制著兩個端輸入的方波信號頻率來控制的。而電動機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過調(diào)頻，調(diào)壓實現(xiàn)的。所以，必須在轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)器與HEF4752之間正比的方波信號為FCT和VCT時鐘信號。系統(tǒng)運行時，根據(jù)求得的頻率指令信號，查表獲得對應(yīng)的分頻系數(shù)，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

19、便會產(chǎn)生相應(yīng)頻率的方波信號輸出，這樣就完成了二進(jìn)制碼到方波信號的變換。比例乘法器CD4527不能直接與CPU連接，系統(tǒng)中可擴(kuò)展一片8255，用它作為二路比例乘法器與CPU的接口。8253定時/計數(shù)器則直接與CPU連接。3.6 光電隔離及驅(qū)動電路設(shè)計HEF4752輸出的PWM控制信號功率很小，無法直接驅(qū)動GTR，要經(jīng)過脈沖功率放大才能驅(qū)動GTR，脈沖功率放大電路選用模塊EX359。該模塊是一個帶有光隔離的功率放大電路，其電源電壓為12V，輸入信號45V，輸出電壓1.6V（對應(yīng)GTR導(dǎo)通）和-2V（對應(yīng)GTR關(guān)斷），工作頻率為25KHz，可驅(qū)動50A以下的逆變器，其內(nèi)部電路如圖3.8所示。圖3.8

20、 EX359驅(qū)動模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.7 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速測量電路的設(shè)計本系統(tǒng)采用 M/ T法進(jìn)行速度的測量。脈沖發(fā)生器則采用紅外發(fā)射及接受器件TLP947,在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上應(yīng)有黑白相間的條紋的鋁環(huán)，當(dāng)鋁環(huán)隨電機(jī)轉(zhuǎn)動時，有TPL947作為脈沖發(fā)生器可以產(chǎn)生一系列脈沖，單片機(jī)則可進(jìn)行M/ T法測速。M/ T 法的基本原理:速度檢測時間 TS 由兩部分組成 , TS = T0 +T ,其中 T0 為設(shè)定的固定不變的時間；T 為從 T0 時間結(jié)束到此后出現(xiàn)的第一個測速脈沖為止的時間。設(shè)在 T0 時間內(nèi)取得的測速脈沖數(shù)為 m1 ,在 TS = T0 +T 時間內(nèi)取得的時基脈沖計數(shù)取為 m2 ,則轉(zhuǎn)速n =602

21、TS。 其中角位移=2m1P, P為增量式光電編碼器轉(zhuǎn)動 1 周輸出的測速脈沖數(shù); TS = m2 / f C , f C為時基頻率 ,則: n =60 f C m1Pm2。從測量精度上看 ,這種方法在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都有較好的分辨率。轉(zhuǎn)速測量電路如圖3.9所示。圖3.9轉(zhuǎn)速測量電路3.8 電動機(jī)的電流、電壓測量電路的設(shè)計電壓檢測采用運算放大器配合光電耦合器件與單片實現(xiàn)接口，直流檢測往往存在二個最明顯的困難:一是直流測量儀表不便串入電路中;二是直流檢測電路與被測電路不能直接耦合 ,否則就會影響被測電路的直流工作點 ,即直流檢測的隔離成為問題。而用霍爾傳感器檢測直流信號可以較好地解決上述困難。UG

22、N23501M霍爾傳感器具有高靈敏度、工作溫度范圍寬( - 2085 )等特點 ,通過實驗和分析,找出最佳線性工作狀態(tài),且消除了不平衡電壓。檢測電路以集成AD522 芯片為放大級。設(shè)計的直流電流檢測電路線性度好,具有較高的準(zhǔn)確度。AD522為雙端輸入,單端輸出的測量放大器。具有高輸入阻抗、線性度良好等特點。設(shè)計的直流電流檢測電路線性度為8. 2 %;最大相對誤差為 1. 4 % ,它適合于不便直接測量且測量準(zhǔn)確度要求較高的場合。設(shè)計的直流電流檢測系統(tǒng)如3.10圖所示。圖3.10 直流電流檢測電3.9 鍵盤顯示電路的設(shè)計鍵盤顯示電路采用了8279專用控制芯片，它具有顯示器自動掃描、閉合鍵的鍵號自

23、動識別的功能其最大的鍵盤配置可達(dá)64個，最多可接16位顯示器，完全滿足系統(tǒng)的要求8279與8051接口也十分方便這樣簡化了電路設(shè)計，又提高了單片機(jī)的工作效率。具體應(yīng)用電路如下圖。本系統(tǒng)采用了16個按鍵的配置，即10個數(shù)字鍵和6個功能鍵。數(shù)字鍵為09，功能鍵為：-啟動停止鍵，PID-PID參數(shù)設(shè)置鍵，SPEED-電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置鍵，SENTER-設(shè)置確認(rèn)鍵，P/N-電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制鍵，RESET-系統(tǒng)復(fù)位鍵。為了能夠精確地顯示PID參數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)速等系統(tǒng)運行參數(shù)，以及你能夠詳盡地描述系統(tǒng)的啟動、制動等運行狀態(tài)。本系統(tǒng)采用8位8段共陰極LED顯示器。LED的位選線由掃描線SL0SL3和段選線經(jīng)驅(qū)動器提供。

24、8279的中斷請求信號IRQ經(jīng)反向器與8051的INT1相連。ALE作為8279的時鐘信號直接連到其CLK端由8279設(shè)置適當(dāng)?shù)姆诸l數(shù)，分頻至100KHz。P0口作為數(shù)據(jù)線，用于8279寫入顯示字、控制字以及讀回按下鍵的鍵值。鍵盤與顯示電路如圖3.11所示。圖3.11 鍵盤與顯示電路圖3.10 故障檢測及保護(hù)電路設(shè)計故障檢測及保護(hù)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RP1、RP2來設(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HEF4752的L控制端。這樣保護(hù)電路可通過門1輸出控制信號的封鎖HEF4752輸出的PWM控制信號，斷開主回路

25、電源。A1、A2接8255的C 口中的PC4、PC5，通過PC4、PC5輸入故障信號，用以檢測故障類型。故障檢測及保護(hù)電路如圖3.12所示。圖3.12 過電流過電壓保護(hù)電路3.11參數(shù)計算3.11.1大功率開關(guān)管 SPWM正弦脈寬調(diào)制方法的直流利用率為0.866，即/=0.866。為了使逆變器輸出,380V的線電壓，要求直流側(cè)的電源電壓：=?？紤]到大功率的晶體管的管壓降等，取=450V，則大功率晶體管的參數(shù)為。選擇晶體管模塊QCA50A100A三塊，作為大功率開關(guān)管。QCA50A100A為兩單元組件，c-e極帶反向續(xù)流二極管，絕緣式結(jié)構(gòu)，其極限參數(shù)為： ，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3.13所示。圖3.

26、13 QCA50A100模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.11.2三相整流橋 整流橋輸入側(cè)電壓為：，直流側(cè)功率可估算如下： 取電動機(jī)的效率為0.82，則電動機(jī)的輸入功率為。取逆變器的效率為0.93，則 直流側(cè)的功率為： ，故直流側(cè)電流：。整流二極管最高反壓：?；谝陨蠑?shù)據(jù)，選用MDS型三相整流橋模塊，其最大輸出電流為40A，最高耐壓為1000V。3.11.3 LC濾波器 取，其最大耐壓。選擇兩只2200uF，耐壓在500V以上的電容器并聯(lián)使用。濾波電感在這里主要用來限制電流脈動（PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)不存在電流不連續(xù)問題）和短路電流上升率，按照晶體管三相橋式整流電路限制電流脈動的電感量算式估計如下（取Si=10%）

27、考慮到電動機(jī)和整流變壓器存在一定的電感量，取實際的串聯(lián)電感為100mH。選擇兩臺電感量各為50mH，額定電流不小于6.4A電抗器,串聯(lián)。3.11.4 直流側(cè)阻容吸收電路 按照晶體管三相橋式整流電路直流側(cè)組容吸收電路參數(shù)式進(jìn)行估算： 其中，選擇24uFCZJ系列紙電容。的額定功率取為2W，選擇RJ系列金屬膜電阻。,選用2CP1G，額定電流0.5A，最高耐壓800V。3.11.5 大功率晶體管阻容吸收電路 取電動機(jī)起制動電流為額定電流的3倍，即,GRT關(guān)斷時間，升泵電壓 ，則：的耐壓值與GRT相同，取為,1000V的電容，阻值為100歐。4軟件設(shè)計4.1 程序框圖及其介紹4.1.1系統(tǒng)主程序主程序

28、框圖如圖4.1所示。先進(jìn)行芯片初始化，然后，清系統(tǒng)工作區(qū)，開放8051外部中斷，啟動軟件定時器10ms(采樣周期)。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)（和,PI運算，查表求出，）可逆切換程序輸出控制量顯示轉(zhuǎn)速。 圖4.1系統(tǒng)主程序框圖4.1.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序即為軟件定時器O的中斷服務(wù)程序，其程序框圖如圖21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運算，求出頻率指令信號，然后查表求得分頻系數(shù)，。圖4.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序框圖4.2 部分子程序4.2.1 0809的編程采用軟件延時的方法Main: MOV R1, #DATAMOV DPTR, #7FF8HMOV

29、 R7, #08HLOOP: MOVX DPTR, AMOV R6, #0AHDLAY: NOPNOPNOPDJNZ R6,DLAYMOVX A,DPTRMOV R1,AINC DPTRINC R1DJNZ R7,LOOP4.2.2 8253編程計數(shù)器工作在方式3MOV DPTR, #7FFFHMOV A,0B6HMOVX DPTR, AMOV DPTR, #7FFFHMOV A, #32HMOVX DPTR, ACLR AMOVX DPTR, A4.2.3 8255編程工作在方式0，A口作為輸入，B，C口作為輸出 。MOV A,#90HMOV DPTR,#0FF7FHMOVX DPTR, AMOV DPTR,#0FF7CHMOVX A,DPTRMOV