一款基于8098單片機的SPWM變頻調速系統(tǒng)設計

SPWM信號的產生

SPWM控制信號的作用是當一對橋臂上的某一管處于導通極性時，可使其按正弦規(guī)律通斷，達到電動機電流接近正弦波的目的。

根據等面積法知道，所需U相的SPWM波第i個脈沖的脈寬時間：

由于U相的SPWM波的正負半周均由HS0.0得到，為了得到U相的負半波，把對應于ta1、ta2、ta3的命令(低或高電平)取反后輸出。由 U、V、W三相相位關系可得出V相、W相的SPWM波第i個脈沖的脈寬時間tv2、tw2及間隙時間tv1、tv3、tw1、tw3。其具體實現方法是：可事先將余弦值作表存在程序儲存器2764中，每當采樣周期Tc時間到，計算θi并根據θi值查表得cosθi，將其與上一次Tc周期的θi-1進行運算即可求出三相脈沖的脈寬時間和間隙時間，對HSO.0、HSO.1、HSO.2分別寫入兩條命令并送入HSO的CAM中，CAM根據送入的時間值和命令自動定時控制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。此脈沖序列經過基極驅動控制IPM的6個開關管的導通和關斷。軟件框圖設計

8098微機控制的SPWM變頻調速系統(tǒng)的軟件程序包括主程序和M/T測速、轉差及頻率運算、鍵盤顯示等子程序。文中主要設計了主程序和SPWM波生成的中斷服務程序框圖，如圖4所示，其他程序框圖請讀者查閱相關的參考書籍。

實驗結果

由8098單片機產生的SPWM波形可以通過實驗由示波器測出。實驗系統(tǒng)由交-直-交變頻器主回路及8098微機控制系統(tǒng)、驅動電路、檢測電路、鍵盤控制及顯示電路和各種保護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為測得的實驗波形。在電機輸出頻率為50Hz時，測得的U相電壓波形如圖(a)所示，在頻率為100Hz和150Hz時測得的負載電流波形如圖(b)、(c) 所示。由圖5可見，通過對三相異步電動機進行實驗，本系統(tǒng)可以很好地實現一定頻率范圍內的轉速調節(jié)，其精度可達1r/min。調頻率的過程中，負載電流諧波、電動機的轉矩脈動和噪聲均很少，系統(tǒng)工作較穩(wěn)定。

結束語

文中采用8098作為主控器設計的轉差頻率交流調速控制系統(tǒng)理論上可以獲得與直流電動機閉環(huán)調速系統(tǒng)相似的靜、動態(tài)調速性能。此種系統(tǒng)被廣泛地應用于如鋼鐵冶金、石油化工、供水等行業(yè)的中小容量交流調速系統(tǒng)中，如有色冶金行業(yè)的轉爐旋轉控制，要求電動機固定在爐體上，并隨爐體一起傾斜，不同爐期要求有不同的轉速，在這種高溫、近火的環(huán)境下，直流拖動是不可能的，采用晶閘管交流調速振動和噪聲大，故障多，無法保證正常生產。采用文中系統(tǒng)拖動轉爐，實現了調速系統(tǒng)的各項指標要求，同時，系統(tǒng)具有故障率低，操作方便等特點。