基于单片机控制的交流调速系统设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机控制的交流调速系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的结构设计，参数计算。 用单片机控制的电机交流调速系统设计 调速系统 总体方案设计 转速开环恒压频比的调速系统，虽然结构简单，异步电动机在不同频率小都能获得较硬的机械特性但不能保证必要的调速精度，而且在动态过程中由于不能保持所需的转速，动态性能也很差，它只能用于对调速系统的静，动态性能要求不高的场合。 如果异步电动机能象直流电动机一样，用控制电枢电流的方法来控制转矩，那么就可能得到和直流电动机一样的较为理想的静，动态特 10 性。 转差频率控制是一种解决异步电动机电磁转矩控制问题的方法，采用这种控制方案的调速系统，可以获得与直流电动机 恒磁通调速系统相似的性能。 调速系统总体结构图见图 22 所示。 图 22 调速系统总体结构图 如图 22 所示，系统主电路由二极管整流电路、 SPWM 逆变器和中间直流电路等组成，都是电压源型的，采用大电容 C1 滤波，同时兼具无功功率交换大的作用。 为了避免大电容在合上电源开关后通电的瞬间产生过大的充电电流，在整流器和滤波电容间的直流回路上串入电抗，刚通上电源时，由 L1 限制充电电流，然后经过一段时间延时， L 失去限流作用，使电路正常供电。 元器件的选用 1. 8255 的资料 8255 是可编程的并行 I/O 接口芯片，它具有 3 个 8 位的并行 I/O 口，三种工作方式，可通过编程改变其功能，因而使用方便，通用性强，可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。 8255 的引脚图如图 23 所示。 由图可知， 8255 共有 40 个引脚，各引脚功能如下： 11 图 23 8255 引脚图 2. ADC0809 的资料 ADC0809 是一种逐次逼近式 8 路模拟输入， 8 位数字量输出的 A/D 转换器。 其引脚如图 24 所示。 由引脚可见， ADC0809 共有 28 个引脚，采用双插直列示封装 图 24 ADC0809 引脚图 3. SA8282 的资料 SA8282 是 MITEL 公司推出的一种用于三相 SPWM 波发生和控制的集成电路，它与微处理器接口方便，内置波形 ROM 及相应的控制逻辑，设置完成后 12 可以独立产生三相 PWM 波形，只有当输出频率或幅值等需要改变时才需微处理器的干预，微处理器只用很少的时间控制它，因而有能力进行整个系统的检测、保护和控制等。 基于 SA8282 和 89C51 的变频器具有电路简单、功能齐全、性能价格比高、可靠性好等优点。 图 25 SA8282 的引脚排列图 4. AT89C51 的资料 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可 擦除 只读存储器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory） 的低电压，高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称 单片机。 AT89C2051 是一种带 2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片机 的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8 位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器， AT89C2051 是它的一种精简版本。 AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 外形及引脚排列如图 26 所示 13 图 26 AT89C51 的管脚排列图 系统主回路的设计以及参数计算 1. 主回路的结构 系统主回路是交 — 直 — 交电压 型变频电路，其图 27 如下所示： 图27 系统主回路电路图 整流采用三相桥式不可控整流器 ， L、 C C2 组成滤波电路 ， Rb 用来吸收制动能量。 整流逆变电路采用的是 GRT 三相桥式 PWM 逆变器。 2. 参数计算和元件选择 14 （ 1） 大功率开关管 SPWM 正弦脉宽调制方法的直流利用率为 ，即 dUU。 为了使逆变器输出 380V 的线电压，要求直流侧的电源电压：VVU d 3 88 6 8 0  , 考虑到大功率的晶体管的管压降等，取 VUd 450 ，则大功率晶体管的参数为     VUU dBRC B O 1 3 5 0~9 0 03~2  ,     VUU dBR C B O 1 3 5 0~9 0 03~2 。 选择晶体管模块 QCA50A— 100A 三块，作为大功率开关管。 QCA50A— 100A 为两单元组件， ce 极带反向续流二极管，绝缘式结构，其极限参数为：   VUCBOBR 1000,  50CM , Wd 2400  ，它的内部结构图如图 28 所示。 图 28 QCA50A— 100 模块 内部结构 （ 2） 三相整流桥 整流桥输入侧电压为： VUU d 2  ，直流侧功率可估算如下： 取电动机的效率为 ，则电动机的输入功率为 KWKW 1 。 取逆变器的效率为 ，则 直流侧的功率为：KWd 1  ，故直流侧电流：  ddd U。 整流二极管最高反压 ： VVUU RM 9 4 01 9 26262 2 。 15 基于以上数据，选用 MDS 型三相整流桥模块，其最大输出电流为 40A，最高耐压为 1000V。 （ 3） LC 滤波器 取 uFC 44000  ，其最大耐压 VU 4706 2 。 选择两只2200uF，耐压在 500V 以上的电容器并联使用。 滤波电感在这里主要用来限制电流脉动（ PWM 变频调速系统不存在电流不连续问题）和短路电流上升率，按照晶体管三相桥式整流电路限制电流脉动的电感量算式估计如下（取 0010iS ） mHmHSUfUULdddmM 1 2 %101 9 23 0 210 3232  考虑到电动机和整流变压器存在一定的电感 量，取实际的电感为 100mH。 选择一台电感量为 100mH，额定电流不小于 的电抗器 L。 3. 调节器的设计 本系统采用增量式转差频率调节方式，转差调节器设计为带有死区的调节器，即：       KUKUKKKUkU Ssss  11 1   SMnnSMUKUsignKUU nBU0 KUKUKU nnn   （ 24） 转速反馈转速给定转速误差控制增量K。