一款基于8098單片機(jī)的SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

SPWM信號(hào)的產(chǎn)生

SPWM控制信號(hào)的作用是當(dāng)一對(duì)橋臂上的某一管處于導(dǎo)通極性時(shí)，可使其按正弦規(guī)律通斷，達(dá)到電動(dòng)機(jī)電流接近正弦波的目的。

根據(jù)等面積法知道，所需U相的SPWM波第i個(gè)脈沖的脈寬時(shí)間：

由于U相的SPWM波的正負(fù)半周均由HS0.0得到，為了得到U相的負(fù)半波，把對(duì)應(yīng)于ta1、ta2、ta3的命令(低或高電平)取反后輸出。由 U、V、W三相相位關(guān)系可得出V相、W相的SPWM波第i個(gè)脈沖的脈寬時(shí)間tv2、tw2及間隙時(shí)間tv1、tv3、tw1、tw3。其具體實(shí)現(xiàn)方法是：可事先將余弦值作表存在程序儲(chǔ)存器2764中，每當(dāng)采樣周期Tc時(shí)間到，計(jì)算θi并根據(jù)θi值查表得cosθi，將其與上一次Tc周期的θi-1進(jìn)行運(yùn)算即可求出三相脈沖的脈寬時(shí)間和間隙時(shí)間，對(duì)HSO.0、HSO.1、HSO.2分別寫入兩條命令并送入HSO的CAM中，CAM根據(jù)送入的時(shí)間值和命令自動(dòng)定時(shí)控制HSO.0～HSO.2的輸出，這樣在逆變器的輸出端得到相位互差120°的SPWM的脈沖序列。此脈沖序列經(jīng)過基極驅(qū)動(dòng)控制IPM的6個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。軟件框圖設(shè)計(jì)

8098微機(jī)控制的SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件程序包括主程序和M/T測速、轉(zhuǎn)差及頻率運(yùn)算、鍵盤顯示等子程序。文中主要設(shè)計(jì)了主程序和SPWM波生成的中斷服務(wù)程序框圖，如圖4所示，其他程序框圖請(qǐng)讀者查閱相關(guān)的參考書籍。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由8098單片機(jī)產(chǎn)生的SPWM波形可以通過實(shí)驗(yàn)由示波器測出。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由交-直-交變頻器主回路及8098微機(jī)控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路、檢測電路、鍵盤控制及顯示電路和各種保護(hù)電路等控制電路組成，其中主回路中的功率模塊IPM采用IGBT，輸出電壓600V，工作頻率為20kHz。如圖5為測得的實(shí)驗(yàn)波形。在電機(jī)輸出頻率為50Hz時(shí)，測得的U相電壓波形如圖(a)所示，在頻率為100Hz和150Hz時(shí)測得的負(fù)載電流波形如圖(b)、(c) 所示。由圖5可見，通過對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，本系統(tǒng)可以很好地實(shí)現(xiàn)一定頻率范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，其精度可達(dá)1r/min。調(diào)頻率的過程中，負(fù)載電流諧波、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲均很少，系統(tǒng)工作較穩(wěn)定。

結(jié)束語

文中采用8098作為主控器設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)差頻率交流調(diào)速控制系統(tǒng)理論上可以獲得與直流電動(dòng)機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相似的靜、動(dòng)態(tài)調(diào)速性能。此種系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于如鋼鐵冶金、石油化工、供水等行業(yè)的中小容量交流調(diào)速系統(tǒng)中，如有色冶金行業(yè)的轉(zhuǎn)爐旋轉(zhuǎn)控制，要求電動(dòng)機(jī)固定在爐體上，并隨爐體一起傾斜，不同爐期要求有不同的轉(zhuǎn)速，在這種高溫、近火的環(huán)境下，直流拖動(dòng)是不可能的，采用晶閘管交流調(diào)速振動(dòng)和噪聲大，故障多，無法保證正常生產(chǎn)。采用文中系統(tǒng)拖動(dòng)轉(zhuǎn)爐，實(shí)現(xiàn)了調(diào)速系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)要求，同時(shí)，系統(tǒng)具有故障率低，操作方便等特點(diǎn)。