電機拖動課程設(shè)計-電力拖動中的SPWM

信息工程系電機拖動課程設(shè)計專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：學(xué)號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：2021年6月16日

電力拖動中的SPWM摘要：變頻調(diào)速是交流調(diào)速中的開展方向。變頻調(diào)速也有多種方法，本文對目前研究領(lǐng)域相當(dāng)活潑的正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)(SPWM)的變頻調(diào)速作了一定的研究，并進(jìn)行了實踐。異步電動機的調(diào)速原理是研究控制算法的基石，因文首先介紹了異步電動機的調(diào)速特性，從而展開介紹SPWM變頻調(diào)速的理論根底.包括變頻調(diào)速控制思想的由來，控制方法的可行性。變頻調(diào)速的控制算法也有許多，本文對目前大局部通用變頻器所采用的控制算法——恒壓頻比控制，給出了完整的硬件電路設(shè)計和軟件程序流程設(shè)計。本文采用了Intel8OC196MC十六位單片機作為控制電路的CPU，采用該單片機的控制系統(tǒng)是本設(shè)計的硬件核心局部。因此本文先簡單的介紹此單片機與該設(shè)計相關(guān)的特性，繼而介紹本系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。關(guān)鍵詞:變頻器;恒壓頻比控制;正弦波脈寬調(diào)制:8OC196MC單片機。目錄TOC\o"1-3"\h\u2682一緒論 4241581.1研究的現(xiàn)狀 4242231.1.1引言 4174111.1.2變頻調(diào)速開展的條件 450101.1.3變頻器的開展方向 4202581.2論文研究的目的和意義 4249391.3本文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 520628二恒壓頻比控制的SPWM變頻系統(tǒng)的分析 6292382.1變頻調(diào)速根本原理 7236612.2變頻調(diào)速控制方式分析 769512.3SPWM逆變技術(shù) 8263142.3.1靜止式SPWM間接變壓變頻裝置 8114182.3.2SPWM調(diào)制變頻技術(shù) 9246882.3.4雙極性SPWM法 10304142.4.SPWM控制信號的產(chǎn)生方法 106399三變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件實現(xiàn) 209273.1變頻調(diào)系統(tǒng)的整體硬件電路設(shè)計 1371613.2主電路的設(shè)計 18103803.2.1主電路硬件結(jié)構(gòu) 1899853.2.2三相電壓型逆變電路 18197833.3控制路的設(shè)計 1928023.3.1控制器的選擇 20164283.3.2存儲器擴展電路 2458193.3.380C196MC單片機的波形發(fā)生器 2011656鍵盤顯示電路 20251303.3.5控制反應(yīng)檢測電路 20163403.4驅(qū)動和保護(hù)電路的設(shè)計 20164013.4.1驅(qū)動芯片IR2110的介紹 2040633.4.2保護(hù)電路的設(shè)計 216745過電壓保護(hù) 212800電流檢測電路 2110054四主程序設(shè)計 2211358五總結(jié) 2216748參考文獻(xiàn) 23一緒論本章作為引言，主要介紹了變頻調(diào)速控制技術(shù)的開展和現(xiàn)狀，SPWM變頻技術(shù)的應(yīng)用以及該課題的研究意義與價值，最后簡要歸納了本課題的研究任務(wù)并對文章安排做了簡要介紹。1.1研究的現(xiàn)狀1.1.1引言經(jīng)過大約30多年的開展，交流調(diào)速電氣傳動已經(jīng)上升為電氣調(diào)速傳動的主流。在電氣調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)，可以相信在不久的將來交流調(diào)速將會完全取代直流調(diào)速傳動?，F(xiàn)在要求性能較高的中、小容量的交流調(diào)速傳動，主要使用電子式電力變換器對交流電動機進(jìn)行變頻調(diào)速。除變頻以外的另一些簡單的調(diào)速方案，如變極調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等，它們只有在特定場合有一定的應(yīng)用。變頻器的開展方向變頻器(主要指通用變頻器)從80年代到現(xiàn)在己經(jīng)開始商品化，應(yīng)用的領(lǐng)域也在不斷的擴大，主要有以下幾個方面:(1)變頻器容量不斷擴大。變頻器的容量主要和它的開關(guān)器件的容量有直接影響，70年代中期，功率晶體管開始開發(fā)，到80年代采用功率晶體管的SPWM變頻器的投產(chǎn)，隨著元件容量的提高，變頻器的容量不斷提高，目前變頻器的容量已經(jīng)到達(dá)600KVA,400KVA以下的己經(jīng)系列化。(2)變頻器結(jié)構(gòu)的小型化。變頻器主電路中功率電路的模塊化、控制電路采用大規(guī)模集成電路(LSI)和全數(shù)字化技術(shù)等一系列措施促進(jìn)了變頻電源的小型化。(3)變頻器的多功能化和高性能化。電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，使變頻器向多功能化和高性能化的方向開展，特別是微處理器的應(yīng)用，以其精練的硬件結(jié)構(gòu)和豐富的軟件功能，為變頻器的多功能化和高性能化提供了可靠的保證。日益豐富的軟件功能使通用變頻器的適應(yīng)性不斷加強。1.2論文研究的目的和意義在電力拖動領(lǐng)域，解決好電動機的無級調(diào)速問題有著十分重要的意義，電機調(diào)速性能的提高可以大大提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的加工精度、工藝水平以及工作效率，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量;對于風(fēng)機、水泵負(fù)載，如果采用調(diào)速的方法改變其流量，節(jié)電效率可達(dá)20%-60%。眾所周知，直流調(diào)速系統(tǒng)具有較為優(yōu)良的靜、動態(tài)性能指標(biāo)。在很長的一個歷史時期內(nèi)，調(diào)速傳動領(lǐng)域根本上被直流電機調(diào)速所壟斷，這是和實際中交流電機的廣泛使用是一對存在的矛盾，許多應(yīng)用交流電機的設(shè)備為了到達(dá)調(diào)節(jié)被控對象的目的，只能采用物理的方法，例如采用風(fēng)門，閥門控制流量等，這樣浪費能源的問題就很突出，費用就大。而且在采用直流調(diào)速的方面由于直流電機固有的缺點—換相器和電刷的存在，使得維修工作量大，事故率高，電機的大容量使用受到限制，在易燃易爆的場合無法使用，因此開發(fā)交流調(diào)速勢在必行。二恒壓頻比控制的SPWM變頻系統(tǒng)的分析本章是整個課題研究的技術(shù)理論根底。主要分析了變頻調(diào)速的根底知識，逆變的根本原理以及SPWM正弦脈寬調(diào)制波形發(fā)生原理等相關(guān)理論。2.1變頻調(diào)速根本原理異步電動機的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為(2-1)其中為同步轉(zhuǎn)速(r/min)為定子頻率，也就是電源頻率(Hz);為磁極對數(shù)。異步電機的軸轉(zhuǎn)速為(2-2)其中s為異步電機的轉(zhuǎn)差率，由上面的公式可以看出，改變電源的供電頻率可以改變電機的轉(zhuǎn)速。2.2變頻調(diào)速控制方式分析在基頻(額定頻率)以下調(diào)速時，由于E1的大小不易從外部加以控制，而定子繞組的阻抗壓降(U=，為定子繞組的阻抗壓降，包括電阻和漏磁電抗)在電壓較高時可以忽略，所以可以認(rèn)為電動勢和電源相電壓近似相等即有U1E1，因此作為一種可行的方案是在電源電壓較高時用電源相電壓U1代替電動勢E1，當(dāng)頻率較低時，U1和E1都變小，定子漏阻抗壓降所占比重加大，不可以忽略，所以要人為的補償，這是一種近似的恒磁通控制，這種控制方式常用于恒轉(zhuǎn)矩控制，如下列圖2-1.在基頻以上調(diào)速時由于電壓U,受額定電壓的限制不能升，因此在頻率升高時，迫使主磁通變小，進(jìn)入弱磁變頻調(diào)速，屬于近似恒功率控制，如圖2-1.但是用恒壓頻比代替恒電動勢頻率比的一個重要缺點是在速度降低時，電動機的帶載能力也同時下降轉(zhuǎn)矩利用率下降，從圖2-2的a,b可以看出a圖的臨界轉(zhuǎn)矩點隨著速度的降低也減小，而b圖那么沒有變化，然而要到達(dá)b圖的效果就要保持E1/f1的比值為恒值而不僅是保持U1/f1比值為恒值了。基于上述原因，在變頻調(diào)速的根本控制方式下，改變頻率的同必須改變電壓，所以稱之為VVVF(VariablevoltageVariableFrequency)控制。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒功率調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒功率調(diào)速00 n圖2-1異步電機變頻調(diào)速的控制特2.3SPWM逆變技術(shù)2.3.1靜止式SPWM間接變壓變頻裝置SPWM間接變壓變頻裝置先將工頻交流電通過整流器變成直流電，再經(jīng)過逆變器將直流電變換成可控頻率和幅值的交流電，故又稱為交一直一交變壓變頻裝置。其系統(tǒng)原理框圖如圖2-3所示在這類裝置中，用不控器件整流，而逆變局部用SPWM變頻器調(diào)壓調(diào)頻一次完成，整流器無需控制，簡化了電路結(jié)構(gòu);而且由于以全波整流代替了相控整流，所以提高了輸入端的功率因數(shù)，減小了諧波對電網(wǎng)的影響。此外，因輸出波形由方波改良為SPWM波，減少了諧波，從而解決了電動機在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動問題，也降低了電動機的諧波損耗和噪聲。2.3.2SPWM調(diào)制變頻技術(shù)SPWM調(diào)制技術(shù)是PWM多脈沖可變脈寬調(diào)制技術(shù)的一種，即所謂的正弦波脈寬調(diào)制.其輸出波形是與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，等效的原那么是每一區(qū)間的面積相等。如果把一個正弦半波分作n等份，然后把每一等份的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個與此面積相等的矩形脈沖來代替，矩形脈沖的幅值不變，各脈沖的中點與正弦波每一等份的中點相重合，這樣，由n個等幅不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦波的半周等效。同樣，正弦波的負(fù)半周也可用相同的方法與一系列負(fù)脈沖波等效。如圖2-4所示。設(shè)由整流器提供的直流恒值電壓為Us，并設(shè)電機繞組中點與直流電壓中點相連，那么SPWM脈沖序列波的幅值為。令第i個矩形脈沖的寬度為，其中心點相位角為，那么根據(jù)面積相等的等效原那么，可寫成：==〔2-3〕當(dāng)n的數(shù)值較大時，近似的認(rèn)為sin/(2n)=/(2n)，于是〔2-4〕相比于其它各種變頻變壓調(diào)制方式，這樣的脈沖系列可獲得比常規(guī)六拍階梯波更接近于正弦波的輸出電壓波形，可以使負(fù)載電流中的高次諧波成分大為減小，因而轉(zhuǎn)矩脈動小。由于電網(wǎng)的功率因數(shù)接近于1，大大提高了系統(tǒng)的整體性能。一般的，SPWM分單極性和雙極性兩種調(diào)制方式。 T圖2-2SPWM的輸出波形2.3.3單極性SPWM法單極性SPWM法輸出的每半個周期中，被調(diào)制成的脈沖電壓只有一種極性，正半周為十U和零，負(fù)半周為一U和零，其調(diào)制波形如圖2-5a)所示。曲線1是正弦調(diào)制波um，其周期決定于所需要的調(diào)制比kf。曲線2是采用等腰三角波的載波uc，其周期決定于載波頻率，振幅不變，等于1時正弦調(diào)制波的振幅值.每半周期內(nèi)所有三角波的極性均相同，都是單極性。調(diào)制波和載波的交點，決定了SPWM脈沖系列的寬度和脈沖間的間隔寬度，所得的脈沖系列如圖2-5a)中的uc所示.由圖知，每半周期內(nèi)的脈沖系列也是單極性的。單極性調(diào)制的工作特點是:每半個周期內(nèi)，逆變橋同一橋臂的兩個逆變器件中，只有一個器件按脈沖系列的規(guī)律時通時斷的工作，另一個完全截至;而在另半個周期內(nèi)，兩個器件的工況正好相反。流經(jīng)負(fù)載的便是正、負(fù)交替的交變電流〔如圖2—5b)所示。12 0 wt 0 wt圖2-3a單極性SPWM調(diào)制圖圖2-3b單極性調(diào)制的工作特點圖2.3.4雙極性SPWM法上述的單極性SPWM逆變器主電路每相只有一個開關(guān)器件反復(fù)通斷。如果讓同一橋臂上、下兩個開關(guān)器件交替地導(dǎo)通與關(guān)斷，那么輸出脈沖在“正〞和“負(fù)〞之間變化，就得到了雙極性的SPWM波形。雙極性SPWM法的調(diào)制波u仍為正弦波，其周期決定于今，振幅決定于氣，如圖2-4a)中的曲線1.曲線2載波uc為雙極性的等腰三角形，其周期決定于載波頻率，振幅不變，等于k=1時正弦調(diào)制波振幅值。調(diào)制波與載波的交點決定了逆變橋輸出相電壓的脈沖系列，此脈沖系列也是雙極性的，如圖2-4b)所示。但是，由相電壓合成為線電壓時，所得到的線電壓脈沖系列卻是單極性的，如圖2-4c)所示。雙極性調(diào)制的工作特點是:逆變橋在工作時，同一橋臂的兩個逆變器件總是按相電壓脈沖系列的規(guī)律交替地導(dǎo)通和關(guān)斷，毫不停息。而流過負(fù)載凡的是按線電壓規(guī)律變化的交變電流，如圖2-4d)所示。A) 12wtB)wtC)wtD)wtZL ZL圖2—4雙極性SPWM調(diào)制圖2.4.SPWM控制信號的產(chǎn)生方法(1)SPWM的模擬控制原始的SPWM是由模擬控制來實現(xiàn)的。圖2-7是SPWM模擬控制電路原理框圖。三相對稱的參考正弦電壓調(diào)制信號，，由參考信號發(fā)生器供，其頻率和幅值都是可調(diào)的。三角載波信號由三角波發(fā)生器提供，各相共用。它分別與每相調(diào)制信號在比擬器上進(jìn)行比擬，給出正或零的飽和輸出，產(chǎn)生SPWM脈沖序列波，，，作為變壓變頻器功率開關(guān)器件的驅(qū)動信號。參考信號發(fā)生器參考信號發(fā)生器驅(qū)動V1-V6SPWM波形 驅(qū)動V1-V6SPWM波形三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器圖2-7SPWM波模擬控制電路(2)SPWM的數(shù)字控制數(shù)字控制是SPWM目前常用的控制方法?？梢圆捎梦C存儲預(yù)先計算好的SPWM數(shù)據(jù)表格，控制時根據(jù)指令調(diào)出;或者通過軟件實時生成SPWM波形;也可以采用大規(guī)模集成電路專用芯片產(chǎn)生SPWM信號。隨著微電子技術(shù)的開展，開發(fā)出一些專門用于發(fā)生控制信號的集成電路芯片，配合微處理器進(jìn)行控件生成SPWM信號方便得多。國內(nèi)制的電動機微機控制系統(tǒng)，大多采用8031,8098等。由于這些芯片并非為電動機控制設(shè)計的，為了實現(xiàn)電動機控制的某些功能，不得不增加較多的外器件必須以多片集成電路方能構(gòu)成完整的控制系統(tǒng)。三變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)該系統(tǒng)以單片機為核心，采用新型三相SPWM專用芯片80C196MC組成的三相脈寬調(diào)制逆變器控制電路組成性能良好的新型全數(shù)字化逆變器調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有不僅需少量的外圍元件，而且無需繁雜的軟件編程等優(yōu)點。3.1變頻調(diào)系統(tǒng)的整體硬件電路設(shè)計本系統(tǒng)主要由主電路、驅(qū)動電路、控制電路以及保護(hù)電路構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖3-7a,b,c，其中控制電路原理圖見附錄。外部擴展存儲器8279鍵盤顯示電路外部擴展存儲器8279鍵盤顯示電路模擬輸入模擬輸入80C196MC單片機80C196MC單片機保護(hù)電路輸入口保護(hù)電路輸入口SPWM輸出檢測電流預(yù)留口SPWM輸出檢測電流預(yù)留口a控制電路框圖直流電源光電隔離電路晶體管放大電路直流電源光電隔離電路晶體管放大電路b驅(qū)動電路框圖輸出給IGBT基極控制信號BUBXBVBYBWBZSPWM輸入信號輸出給IGBT基極控制信號BUBXBVBYBWBZSPWM輸入信號電源整流電路逆變電路濾波電路電源整流電路逆變電路濾波電路C主電路方框圖圖3-1硬件電路方框圖控制電路以80C196MC為核心，輸出六路互補SPWM波形，輸入和電位器模擬輸入兩種輸入方式，可以用鍵盤數(shù)字電流檢測以及測速碼盤的接入口在控制電路中全都預(yù)留有接口。3.2主電路的設(shè)計3.2.1主電路硬件結(jié)構(gòu)主電路是交一直一交電壓源型，單相220V工頻交流供電，采用不可控的二極管整流橋，大電容濾波，采用大功率晶體管IGBT作為輸出SPWM波形的開關(guān)器件。目前的大功率開關(guān)器件都是以集成的大功率場效應(yīng)管IGBT為主流，另外系統(tǒng)中設(shè)置了保護(hù)電路，包括過壓、過流的保護(hù)等。主電路如圖3-2所示。圖3-2主電路結(jié)構(gòu)圖逆變(DC／AC)技術(shù)是電力電子技術(shù)的重要組成局部，是把直流電變成交流電的過程，完成逆變功能的電路稱為逆變電路逆變電路根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)不同可分為兩種：直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變電路；直流側(cè)是電流源的稱為電流型逆變電路。它們也分別被稱為電壓源型逆變電路和電流源型逆變電路。3.2.2三相電壓型逆變電路三相交流負(fù)載需要三相逆變器，在三相逆變電路中，應(yīng)用最廣的是三相橋式逆變電路。采用IGBT作為可控元件的電壓型三相逆變電路如圖2．7所示，可以看出電路由三個半橋組成。圖3-3三相逆變電路用T記為周期，只要注意三相之間互隔T／3(T是周期)就可以了，即B相比A相滯后T／3，C相又比B相滯后T／3。具體的導(dǎo)通順序如下：第1個T／6：V1，V6，V5導(dǎo)通，V4，V3，V2截至：第2個T／6：Vl，V6，V2導(dǎo)通，V4。V3，V5截至：第3個T／6：V1，V3，V2導(dǎo)通，V4，V6，V5截至：第4個T／6：V4，V3，V2導(dǎo)通，V1，V6，V5截至：第5個T／6：V4，V3，V5導(dǎo)通，V1，V6，V2截至：第6個T／6：V4，V6，V5導(dǎo)通，V1，V3，V2截至。下面來分析電壓型三相橋式逆變電路的工作波形。對于A相輸出來說，當(dāng)橋臂l導(dǎo)通時，當(dāng)橋臂4導(dǎo)通，因此，的波形是幅值為的矩形波。B，C兩相的情況和A相類似，的波形形狀和相同，只是相位依次相差。三相逆變電路輸出電壓波形如圖：AATUBBBTUCCCT圖3-4三相逆變電路輸出電壓波形3.3控制路的設(shè)計3.3.1控制器的選擇8XC196MC單片機是Intel公司專門為電機高速控制設(shè)計的一種16位微控制器，其后綴MC正是電機控制(MotorController)的縮寫，它己被廣泛的應(yīng)用。8OC196MC的根本結(jié)構(gòu)主要包括算術(shù)、邏輯運算部件RALU，存放器集，內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器，PWM發(fā)生器，事件處理陣列EPA，三相互補5PWM輸出發(fā)生器以及看門狗、時鐘、中斷控制邏輯等.3.3.280C196MC單片機的波形發(fā)生器片內(nèi)波形發(fā)生器WFG(WaveFormGenerator)是80C196MC獨具的特點之一。這一外設(shè)裝置大大簡化了用于產(chǎn)生SPWM波形的控制軟件和外部硬件，特別適應(yīng)于控制三相交流感應(yīng)電機。死區(qū)時間發(fā)生器個載波周期三角波發(fā)生器死區(qū)時間發(fā)生器個載波周期三角波發(fā)生器死區(qū)互鎖，脈沖分配與輸出方式控制U相脈沖比擬及生成死區(qū)互鎖，脈沖分配與輸出方式控制U相脈沖比擬及生成保護(hù)電路脈寬值設(shè)定保護(hù)電路脈寬值設(shè)定 外部中斷請求各載波周期中斷請求外部中斷輸入圖3-5波形發(fā)生器框圖三相SPWM波形是由U，V,W三個單相SPWM波形生成器構(gòu)成的，其中一相電路的原理圖如圖3-7所示，它由脈寬發(fā)生，死區(qū)脈寬發(fā)生，脈沖合成及保護(hù)電路等單元電路構(gòu)成。WFG可以產(chǎn)生獨立的三對PWM波形，但它們有共同的載波頻率、無信號時間和操作方式一旦啟動之后，WFG只要求CPU在改變PWM的占空比時加以干預(yù)。從功能上看波形發(fā)生器可以分為三個局部，時基發(fā)生器、相位驅(qū)動通道和控制電路。3.3.4其他外圍電路的設(shè)計鍵盤顯示電路在微機控制系統(tǒng)中，為了提高實時性，應(yīng)要盡可能的減少對CPU的占用，對于本系統(tǒng)來說尤其如此。系統(tǒng)采用5個八段數(shù)碼管作為顯示窗，位選線通過一個74LS138譯碼器譯碼得到并通過74LS07和八段數(shù)碼管的位選線相接，八段數(shù)碼管的段碼線也通過74LS07相接，其中74LS07是作為驅(qū)動器用的，八段數(shù)碼管要求每段的輸入電流為5到10毫安，所以必須經(jīng)過74LS07驅(qū)動器。設(shè)置的鍵盤共有八個鍵，它們是模式鍵MODE，確認(rèn)鍵SET，上檔鍵SHIFT，上升鍵t，下降鍵1，停止鍵STOP，運行鍵RUN以及復(fù)位鍵RESET，其中最后一個復(fù)位鍵只是系統(tǒng)復(fù)位電路的按鍵，與8279無關(guān)。每個鍵的具體功能用軟件來實現(xiàn).時鐘電路和復(fù)位電路8OC196MC系列單片機的片內(nèi)振蕩電路包含一個晶體控制的振蕩器;如下列圖4-1。XTAL1引腳是內(nèi)部反相放大器的輸入端，而XTAL2引腳是該放大器的輸出端，因此在看晶振的波形時，一般是在XTAL2引腳看。在晶體振蕩器中，晶體工作于根本響應(yīng)模式，它作為一個感抗與外部電容形成并聯(lián)諧振，使正反放大器維持振蕩。振蕩器的工作受掉電方式信號可控制，當(dāng)PD等于0時，振蕩器停振。XTAL1和XTAL2引腳處都有靜電放電保護(hù)器件，外部晶體連接時，所接的電容值是起穩(wěn)定作用的，取值并不嚴(yán)格，可以取20pF和30PF的電容，一般20uF的電容對于1MHz以上的晶體都可以有良好的效果。在XTAL1和XTAL2引腳所產(chǎn)生的噪聲尖峰信號可能導(dǎo)致內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的計數(shù)錯誤，因此晶體局部要接在靠近芯片的位并且和XTAL1和XTAL2以及Vss盡量直接相連而且路徑最短。。圖3-11復(fù)位電路圖3.3.5控制反應(yīng)檢測電路光電編碼器脈沖信號經(jīng)計數(shù)后可得到被測量的數(shù)字信號。由于所測量的旋轉(zhuǎn)是雙向的，既可順時針旋轉(zhuǎn)，也可逆時針旋轉(zhuǎn)，需要對編碼器的輸出信號進(jìn)行鑒相之后才能計數(shù)。光電編碼器的A相波形由內(nèi)圈光斕產(chǎn)生，B相波形由外圈光闌產(chǎn)生。A.B兩相脈沖相位相差90度，并且共同攜帶光電盤角度位置信息和轉(zhuǎn)動向信息?？赏ㄟ^比擬A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。當(dāng)編碼洲頃時針方向轉(zhuǎn)動時，A相脈辮前沿超前于B相;逆時針方向轉(zhuǎn)動時，B相脈沖前沿超前于A相。其脈沖波形圖如圖4-13所示。A相B相C相D相圖3-13光電編碼器脈沖波形圖3.4驅(qū)動和保護(hù)電路的設(shè)計過電壓保護(hù)MAX6495–MAX6499/MAX6397/MAX6398過壓保護(hù)(OVP)器件用于保護(hù)后續(xù)電路免受甩負(fù)載或瞬間高壓的破壞。器件通過控制外部串聯(lián)在電源線上的n溝道MOSFET實現(xiàn)。當(dāng)電壓超過用戶設(shè)置的過壓門限時，拉低MOSFET的柵極，MOSFET關(guān)斷，將負(fù)載與輸入電源斷開。

過壓保護(hù)(OVP)器件數(shù)據(jù)資料中提供的典型電路可以滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求。然而，有些應(yīng)用需要對根本電路進(jìn)行適當(dāng)修改。本文討論了一種應(yīng)用：增大電路的最大輸入電壓，在過壓情況發(fā)生時利用輸出電容存儲能量。圖4-17過電壓保護(hù)電路電流檢測電路圖4-18霍爾電流傳感器模塊參數(shù)：由于逆變晶閘管就是開通或關(guān)斷直流電流，形成負(fù)載上的中頻電流。因此，逆變晶閘管的觸發(fā)信號與中頻電流同相位。直接取單片機發(fā)出的逆變觸發(fā)信號作為中頻電流過零信號，送至80C196MC的比擬捕獲單元引腳CAP0。功率自動控制局部假設(shè)是模擬電路，其產(chǎn)生的逆變角調(diào)節(jié)信號可接至80C196MC的A/D轉(zhuǎn)換輸入引腳ACH0。80C196MC的自帶的A/D轉(zhuǎn)換模塊將其轉(zhuǎn)換后可得出調(diào)節(jié)量。功率自動控制局部假設(shè)是數(shù)字電路，其產(chǎn)生的逆變角調(diào)節(jié)信號可通過串行通信傳至80C196MC。串行通信信號接至80C196MC的比擬捕獲單元引腳CAP1及CAP2。啟動過程中的控制信號，如直流電壓限幅信號、重復(fù)啟動時關(guān)機信號、啟動成功轉(zhuǎn)鎖頻信號均為開關(guān)量，可接至80C196MC的I/O口P0.1，P0.2和P6.4。發(fā)生故障的保護(hù)信號接至80C196MC的不可屏蔽中斷引腳NMI，以保證任何時候發(fā)生故障控制程序都可以及時轉(zhuǎn)入保護(hù)中斷。控制參數(shù)的設(shè)置和顯示可以通過人機接口外接鍵盤和數(shù)碼管實現(xiàn)。測量頻率：0-100KHZ測量范圍：1-40000A精度：0.2%-1%相應(yīng)時間：1US線性度：0.1%無測量插入損耗。工作原理：被測電流IN流過導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場，由通過霍爾元件輸出信號控制的補償信號IM流過次級線圈產(chǎn)生的磁場補償。當(dāng)原邊與副邊磁場到達(dá)平衡時，其補償電流IM即可精確反映原邊電流IN的值。四主程序設(shè)計主要程序為閉環(huán)主程序、SPWM中斷處理子程序和5ms定時中斷子程序．主程序分為初始化、參數(shù)修改、刷新SPWM給定值等幾個模塊；SPWM