基于80c51单片机控制的交流变频调速系统设计(已修改)

　

【正文】 基于 80C51 单片机控制的交流变频调速系统 设计 目 录 第 1 章 概述 ........................................ 1 .................... 2 SPWM 变 频调速系统概述 .......................... 2 第 2 章 SPWM变频调速系统基本原 理 ..................... 3 SPWM 变频调速系统基本原理 ....................... 3 系统设计总方案的确定 ........................... 4 第 3章 主电路 设计 ................................. 5 ................................. 5 主电路设计 .................................... 7 主电路电路图 .................................. 6 第 4章 控制电路设计 ............................... 9 控制电路设计总思路 ............................. 9 SPWM 波形产生电路 .............................. 9 第 5章 系统软件设计 .............................. 19 结论 .............................................. 22 致谢语 ............................................ 22 参考文献 .......................................... 23 基于单片机控制的交流变频调速系统 1 引 言 随着 电力 电子 技术、微机控制技术以及大规模 集成电路 的发展，基于集成PWM电路构成的变频调速系统以其结构简单、运行可靠、节能效果显著、性价比高等突出优点而得到广泛应用。本文介绍的 GTR SPWM 变频调速系统 是以大规模专用集成电路 HEF4752 和 单片机 （ 80C51）为核心构成的控制电路，由HEF4752 产生的三相 PWM信号经隔离、放大后，驱动由 GTR 构成的三相桥式逆变器，使之输出三相 SPWM 的波形，实现异步电机变频调速。 第 1章 概述 三相异步电动机变频调速的发展 随着变频调速异步电动机在国内外市场上日益扩大应用。自 90 年代中期以来，我国有众多电动机生产企业设计、研制和生产 适用于不同应用的各种系列变频调速三相异步电动机，例如：通用变频调速电动机系列、起重冶金变频调速电动机系列、隔爆变频调速电动机系列、电梯变频调速电动机系列、辊道变频调速电动机系列、牵引变频调速电动机系列等。从目前情况看，这些系列电动机能基本满足国内市场的需求。 据资料显示，我国对于变频凋速三相异步电动机的品种不断扩大，产品设计也不断改进。为 了适应不同用途、不同工作条件和使用环境、不同工况等各种要求，专用系列和改型系列变频调速电动机产品不论现在和将来，都在迅速发展。 变频器供电电源会存电动机端子和各相绕组的前 几匝线圈上产生高频瞬间脉冲峰值电，因此，如果不对绝缘系统采用增强措施．将会使绕组存高电压应力作用下过早失效，从而引起绝缘击穿故障。 在电气传动领域中，随着自关断器件技术水平的不断提高，脉宽调制技术（简称 PWM 技术）也日趋成熟。 PMW 交流变频调速以其高效率、高功率因数、输出波形好、结构简单等优点，在井下风机、水泵、造纸机等设备中得到了广泛的应用。将单片机应用于交流变频调速系统，可有效地避免传统调速方案中的一些基于单片机控制的交流变频调速系统 2 缺点，达到了提高控制精度的目的，其特点： （ 1）采用单片机可以使绝大多数控制逻辑通过软件实现，简化了电 路。 （ 2）单片机具有更强的逻辑功能，运算速度快，精度高，有大容量的存储单元，可以实现较为复杂的控制。 （ 3）无零点漂移，控制精度高。 （ 4）可以提供人机界面，多机连网工作。 SPWM 变 频调速系统概述 二十世纪末以来 ,电力电子技术及大规模集成电路 有了飞速的发展 ， 在此技术背景下 SPWM电路构成的变频调速系统以其结构简单、运行可靠、节能效果显著、性价比高等突出优点而得到广泛应用 。 众所周之早期的交 直 交变压变频器说输出的交流波形都是矩形波或六拍阶梯波，这是因为当时逆变器只能采用半控式的晶闸管，会有较 大的低次谐波， 使电动机输出转矩存在脉动分量，影响其稳态工作性能。为了改善交流电动机变压变频调速系统的性能，在出现了全控式电力电子开关器件之后，科技工作者在20世纪 80年代开发应用 PWM技术的逆变器，由于它的优良技术性能，当今国内外生产的变压变频器都已采用这种技术。 PWM技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变为电压脉冲序列，并通过控制电压脉冲宽度或电压脉冲周期以达到改变电压的目的，或者通过控制电压脉冲宽度和电压脉冲序列的周期以达到变压和变频的目的。在变频调速中，前者主要应用于 PWM斩波（ DC－ DC变换），后者主要应用于 PWM逆变（ DC－ AC变换）。 PWM脉宽调制是利用相当于基波分量的信号波（调制波）对三角载波进行调制，以达到调节输出脉冲宽度的目的。相当于基波分量的信号波（调制波）并不一定指正弦波，在 PWM优化模式控制中可以是预畸变的信号波，正弦信号波是一种最通常的调制信号，但决不是最优信号。 PWM控制技术有许多种，并且还在不断发展中。但从控制思想上分，可把它们分成四类，即等脉宽 PWM法、正弦波 PWM法（ SPWM）、磁链跟踪 PWM法（ SVPWM）和电流跟踪 PWM法等。本课题设计主要介绍正弦波 SPWM的变频调速控制系统。 SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的 ,目前使用较广泛的 PWM法 .前面提到的采样控制理论中的一个重要结论 :冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具基于单片机控制的交流变频调速系统 3 有惯性的环节上时 ,其效果基本相同 .SPWM法就是以该结论为理论基础 ,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的 PWM波形即 SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断 ,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等 ,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值 。 第 2章 SPWM 变频调速系统基本原 理 SPWM 变频调速系统基本原理 PWM 的原理，就是面积等效原理，在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。所以可用等幅值的不同宽度的脉冲来等效一些想要的波形。 PWM 技术是利用半导体