基于單片機(jī)的交流異步電機(jī)變頻控制設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的交流異步電機(jī)變頻控制設(shè)計(jì)

1機(jī)床階次合理風(fēng)速在現(xiàn)代機(jī)械制造中，多線壓力計(jì)通常用于生產(chǎn)不同的電機(jī)，主線和每個(gè)傳輸系統(tǒng)都由各自的電機(jī)振動(dòng)。它不僅簡(jiǎn)化了機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)器，還允許不同的擾動(dòng)系統(tǒng)選擇合適的速度來加工，提高加工精度。由于機(jī)床加工范圍較廣,不同的工件,不同的工序,使用不同的刀具,要求機(jī)床執(zhí)行部件具有不同的運(yùn)動(dòng)速度,因此機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)應(yīng)能進(jìn)行調(diào)速,傳統(tǒng)的方法有有極和無級(jí)調(diào)速之分,有級(jí)調(diào)速通常不能滿足加工精度和要求。機(jī)床的進(jìn)給拖動(dòng)是加工精度的關(guān)鍵,而無級(jí)調(diào)速能在一定范圍內(nèi)調(diào)速滿足機(jī)床拖動(dòng)系統(tǒng)的要求。本文基于TPWM技術(shù),利用單片MC68HC05組成控制系統(tǒng),具有電壓、頻率及故障顯示,并且通過鍵盤調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn),為高性能的機(jī)床電力拖動(dòng)系統(tǒng)的研究提出了新的思路。2硬件電路2.1控制核心電路本系統(tǒng)采用MOTOROLA系列MC68HC05單片機(jī)作為TPWM的逆變控制核心,可由芯片的4路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)去控制場(chǎng)效應(yīng)管的開關(guān)。系統(tǒng)由交—直—交主電路、基極IGBT驅(qū)動(dòng)電路、單片控制系統(tǒng)、鍵盤輸入系統(tǒng)、TPWM信號(hào)形成電路、電壓顯示、頻率顯示以及保護(hù)等電路組成。系統(tǒng)的硬件電路如圖1所示。2.2u3000兩組驅(qū)動(dòng)功能采用摩托羅拉公司的MC68HC05系列,該單片機(jī)是MOTROLA系列低檔8位機(jī)。片內(nèi)有8KROM、2KRAM、有串行I/O口、并行I/O口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、A/D變換器、PWM輸出驅(qū)動(dòng)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)等功能且具有LED或LCD直接驅(qū)動(dòng)。性價(jià)比極高(約為0.9美元/片)。2.3u3000型鋼調(diào)制波的算法主電路整流器由工頻220V直接供電,采用單相半控橋式整流模塊。逆變器采用專用模塊,內(nèi)部有六只場(chǎng)效因管作為六個(gè)逆變橋臂。內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路及過壓、過流、過溫等異常檢測(cè)電路。當(dāng)檢測(cè)到信號(hào)異常時(shí),送入MC68HC05。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明,梯形脈沖電流調(diào)制(TPWM)技術(shù)優(yōu)于通常采用的SPWM技術(shù)。采用梯形脈沖調(diào)制(TPWM)技術(shù)后,功率器件的開關(guān)損耗減小,輸出的諧波含量降低,輸出功率加大。梯形調(diào)制波的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:f(wt)=Esπ/2?《wt?0≤wt≤π/2?f(wt)=Esπ/2-《wt?0≤wt≤π/2-《f(wt)=Es,π/2-《≤wt≤π/2+《f(wt)=Esπ/2?《(wt?π)?π/2+f(wt)=Esπ/2-《(wt-π)?π/2+《≤wt≤3π/2-《f(wt)=-Es,3π/2-《≤wt≤3π/2+《f(wt)=Eπ/2?《(wt?π)?3π/2+f(wt)=Eπ/2-《(wt-π)?3π/2+《≤wt≤2π這里δ=Es/Est,《=(1-δ)π/2,Es梯形波的幅值,Est為三角波峰值。在三角波方式下實(shí)現(xiàn)梯形波脈沖調(diào)制(TPWM)技術(shù)的算法為:U(wt)=CPO[1-mf(wt)],V(wt)=CPO[1-mf(wt+120)],W(wt)=CPO[1-mf(wt+240)],其中m為調(diào)制深度,f(wt)經(jīng)離散化后存入ROM中,在每一采樣周期,通過查表各實(shí)時(shí)計(jì)算獲得每項(xiàng)輸出脈沖的寬度并從MC68HC05的輸出口送到IGBT驅(qū)動(dòng)電路中。3系統(tǒng)軟件3.1tpwm信號(hào)產(chǎn)生模塊用匯編語(yǔ)言編寫相應(yīng)的程序,其主程序包括初始化子程序、TPWM信號(hào)產(chǎn)生子程序和顯示子程序。初始化子程序單片機(jī)的I/O口、定時(shí)器等進(jìn)行初始化。TPWM信號(hào)產(chǎn)生子程序中,由單片機(jī)產(chǎn)生梯形波脈寬調(diào)制模擬信號(hào),通過給定兩個(gè)計(jì)數(shù)(梯形波周期值和載頻周期值),查表依次取得各調(diào)制脈寬值,經(jīng)CPU運(yùn)算后,由I/O口輸出TPWM信號(hào),經(jīng)光電隔離、電平轉(zhuǎn)換后,去控制各場(chǎng)效因管的通斷。顯示子程序可對(duì)電壓與電流信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣,A/D轉(zhuǎn)換后,經(jīng)I/O口輸出,進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示,通過健盤,經(jīng)MC68HC05輸入口對(duì)電源的頻率、電壓等進(jìn)行設(shè)定。3.2中斷口f0當(dāng)逆變器專用模塊出現(xiàn)過壓、過流、過溫等異常情況時(shí),其F0輸出端變?yōu)榈碗娖?送入MC68HC05的中斷口,使單片機(jī)產(chǎn)生中斷,發(fā)出相應(yīng)的故障信號(hào),并封鎖TPWM的輸出信號(hào)。4信號(hào)的簡(jiǎn)化基于MC68HC05的TPWM機(jī)床電力拖動(dòng)系統(tǒng)的研究,單片機(jī)輸出的TPWM信號(hào)可使硬件電路簡(jiǎn)化,系統(tǒng)的功率因數(shù)與效率大