基于8098单片机的SPWM变频系统

Jun.1999基于8098单片机的SPWM变频系统

王归新　　王苏建

(电气工程系)

Ξ

摘　要　介绍一种由8098单片机为核心控制的SPWM变频系统,系统采用对称规则取样法,具有电

路结构简单、算法易实现、谐波干扰小、功能灵活等特点1单片机控制;　SPWM;　变频关键词　

分类号　TM4

现代电机拖动控制领域,三相交流异步机的变频调速具有调速范围宽、系统维护简单、机械特性好等优点,正在被越来越广泛地开发应用18098系列单片微机提供较多且灵活应用的接口,内部备有

PWM生成单元,高速输入、输出通道,非常适合作为SPWM变频控制,与专用控制芯片相比,控制方法更灵活,控制算法更容易实现,可配备方便的人机接口电路1本文介绍一种以IGBT为主开关器件,以8098系列单片机为控制核心的三相电机变频调速系统11　系统主电路主电路拓扑结构如图1所示1AC/DC变换采用三相不可逆整流电路,这要求在电机制动过程中主电路必须有直流过压泄放电路1电抗器L1和电容器C1为滤波电路,从滤波电路的连接方式可以看出,三相逆变器为电压型1三相逆变主开关用开关频率较高的IGBT功率模块,以适应SPWM的开关速度要求1主电路的工作原理是:

图1　系统主电路拓扑结构由单片机产生的三相SPWM控制脉冲,经

驱动放大电路放大后,控制主开关T1～T6的开通与关断,将整流滤波后的单相直流电压逆变为三相交流电压拖动异步电动机,改变调制信号的周期与幅值,也就改变了主开关的输出脉冲周期与占空比,从而实现电机的VVVF(VariableVoltageVariableFrequency)控制1

2　控制电路及算法

本系统以8098系列单片微机为核心控制,采用平均对称规则采样法1平均对称规则采样法的原理如图2所示1一个对称的三角高频波作为三相公共载波,分别被三相正弦信号进行调制(图2中只给出一相),从载波的谷点所对应的调制波上引一水平线,分别交载波于t1和t2两点,该两点决定该相主开

Ξ收稿日期:1998-07-10

　王归新,硕士,主要从事电力电子方向研究1武汉水利电力大学(宜昌)电气工程系(443002)

第21卷　第2期　　　　　　　　　王归新等　基于8098单片机的SPWM变频系统　　　　　　　　　　153

关管的开通与关断,由此产生的PWM脉冲对称于三角载波的谷点1对于任意时间t,必须计算toff1、toff2、tpw,设M=Vp/VT为调制比,T△是载波周期,tpwU、tpwV、tpwW、分别是三相PWM脉宽,toff1U、toff2U、toff1V、toff2V、toff1W、toff2W分别是三相PWM脉冲在载波周期内的前后沿关断时间,则对于U相有

11MtpwU=T△(1+M・sinωt)=T△+Tsinωt

222△

1(T△-tpw)toff1U=toff2U=2

在同一时标下,对于V相和W相分别有图2　平均对称规则取样

11M)]=)　　　　　　　　　　　tpwV=T△[1+M・sin(ωt-120°T△+Tsin(ωt-120°

222△

1(T△-tpwV)toff1V=toff2V=2

11)]=)tpwW=T△[1+M・sin(ωt-240°T+T△sin(ωt-240°

22△

toff1W=toff2W=

1(T△-tpwW)2

　　用8098单片机为核心的控制电路如图3所示1很明显,单片机主要完成以上脉宽的计算,输出三相SPWM控制脉冲的任务1这里,充分利用8098单片机较强的运算能力和它的高速输入/输出通道,其中,高速输出通道HSO10、HSO11、HSO12分别输出U、V、W三相SPWM脉冲,经分相与开通延时电路分为六路输出,再经光藕合到脉冲放大驱动电路分别驱动主开关器件T1～T6,驱动电路采用六块EXB840,其内部具有过热过流快速软保护电路,解决了单片机对主电路的保护速度不够快的问题1频率给定由A/D转换通道ACH14输入1用单片机进行控制的优点是载波与调制波可以通过编程实现,避免了用硬件电路构成信号发生器所带来的参数的不稳定性,并且可以优化调制1编程时,在EPROM中建立正弦函数表,VVVF控制方式中,任意频率下都有其对应的调制比M=VP/VT=KF,(F为给定频率,K为比例系数,在系统调试时确定),载波周期是固定的,故主程序主要完成频率给定的扫描及M的计算,并计算出T△/2和M×T△/2,确定正弦时标;脉冲宽度的计算则放在中断服务程序中进行,即计算tpwU、tpwV、tPwW、toff1U、toff2U、toff1V、toff2V、toff1W、toff2W等,在tpwU、tpwV、tpwW时间内触发HSO通道发出高电平,反之输出低电平,中断服务程序只需简单的运算和正弦查表就可以完成PWM输出1

参

考

文

献

图3　单片机控制部分

1　苏开才,毛宗源1现代功率电子技术1北京:国防工业出版社,1995

2　李杏春1单片机原理及实用接口技术1北京:北京航空航天大学出版社,19963　陈国呈1PWM变频调速技术1北京:机械工业出版社,1998

(下转第157页)

第21卷　第2期　　　　　　　　　　赵新泽等　叉车内燃机润滑油变质趋势分析　　　　　　　　　　157

难获得精确的变化方程,事实上也不可能1但本方法同样可对其他机器及其他品种的润滑油变化趋势进行类似的分析与评价1

(4)内燃机中在用润滑油的变质趋势分析证明,新油质量的好坏可用铁谱技术来评价1

参

1　杨景章1内燃机1北京:水力电力出版社,1984

2　萧汉梁1铁谱技术及其在机械监测诊断中的应用1北京:人民交通出版社,19933　陈久宇,林见1观测数据的处理方法1上海:上海交通大学出版社,19874　克拉曼D1润滑剂及其有关产品1张溥译1北京:烃加工出版社,19905　欧风1合理润滑技术手册1北京:石油工业出版社,1993

6　中国石油化工总公司销售公司编1新编石油商品知识手册1北京:中国石化出版社,1990

考文献

TendencyAnalysisofLubricantDegradationinInternal

CombustionEngineforForkLifts

ZhaoXinze　　　　WuZhengjia(Dept1ofMechanicalEngineering)Abstract　Throughsystematicallymonitoringsomeinternalcombustionenginesusedinforklifts,theauthorhasgiv2entendencygraphoflubricantdegradationandamathematicalmodel1Moreover,atheoreticalanalysisofthischangetendencyhasbeenpenetrated1Allofthesehavedirectivesignificanceonjudgingdegreeoflubricantdegradationandcontrollingthetimeoftheoilchangesstrictly1

Keywords　ferrography;　oildegradation;　tendencyanalysis;　internalcombustionengine

(上接第153页)

AVariableFrequencySystemBasedonMicrocomputerMCS-8098

WangGuixin　　WangSujian

(Dept1ofElectricalEngineering)

Abstract　Amewmicrocomputer-controlledSPWMsystemisintroduced1Thesystem,inwhichtheaverageregularsamplingalgorithmisused,hasadvantagesofsimplecircuit,highreliability,easily-realizedalgorithmandflexiblefunctions1

Keywords　microcomputer-controlled;　SPWM;　variablefrequency