基于单片机控制的pwm变频调速系统.doc
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基于单片机控制的pwm变频调速系统,基于单片机控制的pwm变频调速系统页数38 字数 15159 摘要 变频调速是一种廉价实用的调速方式，在各种传动装置中的使用必将越来越广泛，因而具有很好的市场前景。 本设计详细研究了一个以变频调速为机理、通过单片机进行控制的pwm调速系统。主电路采用二极管进行不可控整流，用pwm逆变器同时调压调频，开关元件用gtr，组...
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基于单片机控制的PWM变频调速系统
页数 38 字数 15159
摘 要
变频调速是一种廉价实用的调速方式，在各种传动装置中的使用必将越来越广泛，因而具有很好的市场前景。
本设计详细研究了一个以变频调速为机理、通过单片机进行控制的PWM调速系统。主电路采用二极管进行不可控整流，用PWM逆变器同时调压调频，开关元件用GTR，组成了交-直-交电压型变频器，变频器采用恒压频比控制方式。控制电路的核心是AT89C51单片机，通过键盘输入给定值，并与反馈值进行比较，将结果信号送给可编程SPWM调制波集成芯HEF4752V，产生2-5KHz的开关信号，从而根据系统需要控制GTR的导通和截止，即调节它的占空比，而改变电压和频率，并可得到非常逼真的可调的正弦波形。为了调速系统能够稳定的运行，本设计用光电计数测速，组成转速闭环并送到单片机进行相应调整。
通过一系列的软硬件设计，能够满足系统设计要求。但由于芯片HEF4752的限制，本设计只能适用于一些中低转速拖动系统，这在应用的普遍性上有一定的限制。
本文给出了系统总体设计方案，硬件、软件的控制策略及其实现，数据计算、产品选型原则和程序代码。
关键词：正弦脉宽调制（SPWM）；变频器；单片机；交流调速。
目 录
第1章 绪论……………………………………………………………………………………5
1.1 引言-----------------------------------------------------------------5
1.2 内容安排-------------------------------------------------------------5
1.2.1 概述-------------------------------------------------------------5
1.2.2 内容安排---------------------------------------------------------5
第2章 理论基础………………………………………………………………………………7
2.1 变频调速原理---------------------------------------------------------7
2.2 变频器的选择--------------------------------------------------------10
第3章 硬件系统设计…………………………………………………………………………12
3.1 硬件系统设计方案的确定----------------------------------------------12
3.2 系统主电路原理结构--------------------------------------------------12
3.2.1 系统结构--------------------------------------------------------12
3.2.2 系统工作原理----------------------------------------------------13
3.2.3 AT89C51单片机介绍-----------------------------------------------13
3.3 基本电路设计…………………………………………………………………………16
3.3.1交直交逆变电路设计 ----------------------------------------------16
3.3.2检测反馈电路设计-------------------------------------------------18
3.3.3 PWM脉冲的调制和生成---------------------------------------------22
3.3.4 GTR驱动电路-----------------------------------------------------24
3.4 参数选择和元件选型…………………………………………………………………26
3.4.1 三相整流桥------------------------------------------------------26
3.4.2 大功率开关管----------------------------------------------------26
3.4.3 LC滤波器三相桥式平波电抗器的电感量-----------------------------26
3.4.4 直流侧阻容吸收电路----------------------------------------------26
3.4.5 缓冲电路的参数计算----------------------------------------------27
3.4.6 异步电机的选择--------------------------------------------------27
第4章 软件系统设计…………………………………………………………………………28
4.1 主程序框图----------------------------------------------------------28
4.2 转速调节程序--------------------------------------------------------28
4.3 增量式PI运算子程序-------------------------------------------------29
4.4 键盘输入程序--------------------------------------------------------29
4.5 可逆切换程序--------------------------------------------------------30
第5章 实验总结………………………………………………………………………………31
5.1 设计小结-----------------------------------------------------------31
5.2 经验小结-----------------------------------------------------------31
致谢-----------------------------------------------------------------------32
参考文献-------------------------------------------------------------------33
源程序---------------------------------------------------------------------34
硬件主电路图---------------------------------------------------------------39
参考文献
[1]黄俊、王兆安著.《电力电子变流技术》.[M] 北京：机械工业出版社，1999
[2]胡崇岳主编. 《现代交流调速技术》.[M] 北京：机械工业出版社，1998
[3]顾绳谷主编. 《电机及拖动基础》.[M]（上、下） 北京：机械工业出版社，1980
[4]吴守箴、臧英杰等编著 《电气传动的脉宽调制技术》.[M] 北京：机械工业出版社，1995
[5]刘祖润、胡俊达主编 《毕业设计指导》.[M] 北京：机械工业出版社，1996
页数 38 字数 15159
摘 要
变频调速是一种廉价实用的调速方式，在各种传动装置中的使用必将越来越广泛，因而具有很好的市场前景。
本设计详细研究了一个以变频调速为机理、通过单片机进行控制的PWM调速系统。主电路采用二极管进行不可控整流，用PWM逆变器同时调压调频，开关元件用GTR，组成了交-直-交电压型变频器，变频器采用恒压频比控制方式。控制电路的核心是AT89C51单片机，通过键盘输入给定值，并与反馈值进行比较，将结果信号送给可编程SPWM调制波集成芯HEF4752V，产生2-5KHz的开关信号，从而根据系统需要控制GTR的导通和截止，即调节它的占空比，而改变电压和频率，并可得到非常逼真的可调的正弦波形。为了调速系统能够稳定的运行，本设计用光电计数测速，组成转速闭环并送到单片机进行相应调整。
通过一系列的软硬件设计，能够满足系统设计要求。但由于芯片HEF4752的限制，本设计只能适用于一些中低转速拖动系统，这在应用的普遍性上有一定的限制。
本文给出了系统总体设计方案，硬件、软件的控制策略及其实现，数据计算、产品选型原则和程序代码。
关键词：正弦脉宽调制（SPWM）；变频器；单片机；交流调速。
目 录
第1章 绪论……………………………………………………………………………………5
1.1 引言-----------------------------------------------------------------5
1.2 内容安排-------------------------------------------------------------5
1.2.1 概述-------------------------------------------------------------5
1.2.2 内容安排---------------------------------------------------------5
第2章 理论基础………………………………………………………………………………7
2.1 变频调速原理---------------------------------------------------------7
2.2 变频器的选择--------------------------------------------------------10
第3章 硬件系统设计…………………………………………………………………………12
3.1 硬件系统设计方案的确定----------------------------------------------12
3.2 系统主电路原理结构--------------------------------------------------12
3.2.1 系统结构--------------------------------------------------------12
3.2.2 系统工作原理----------------------------------------------------13
3.2.3 AT89C51单片机介绍-----------------------------------------------13
3.3 基本电路设计…………………………………………………………………………16
3.3.1交直交逆变电路设计 ----------------------------------------------16
3.3.2检测反馈电路设计-------------------------------------------------18
3.3.3 PWM脉冲的调制和生成---------------------------------------------22
3.3.4 GTR驱动电路-----------------------------------------------------24
3.4 参数选择和元件选型…………………………………………………………………26
3.4.1 三相整流桥------------------------------------------------------26
3.4.2 大功率开关管----------------------------------------------------26
3.4.3 LC滤波器三相桥式平波电抗器的电感量-----------------------------26
3.4.4 直流侧阻容吸收电路----------------------------------------------26
3.4.5 缓冲电路的参数计算----------------------------------------------27
3.4.6 异步电机的选择--------------------------------------------------27
第4章 软件系统设计…………………………………………………………………………28
4.1 主程序框图----------------------------------------------------------28
4.2 转速调节程序--------------------------------------------------------28
4.3 增量式PI运算子程序-------------------------------------------------29
4.4 键盘输入程序--------------------------------------------------------29
4.5 可逆切换程序--------------------------------------------------------30
第5章 实验总结………………………………………………………………………………31
5.1 设计小结-----------------------------------------------------------31
5.2 经验小结-----------------------------------------------------------31
致谢-----------------------------------------------------------------------32
参考文献-------------------------------------------------------------------33
源程序---------------------------------------------------------------------34
硬件主电路图---------------------------------------------------------------39
参考文献
[1]黄俊、王兆安著.《电力电子变流技术》.[M] 北京：机械工业出版社，1999
[2]胡崇岳主编. 《现代交流调速技术》.[M] 北京：机械工业出版社，1998
[3]顾绳谷主编. 《电机及拖动基础》.[M]（上、下） 北京：机械工业出版社，1980
[4]吴守箴、臧英杰等编著 《电气传动的脉宽调制技术》.[M] 北京：机械工业出版社，1995
[5]刘祖润、胡俊达主编 《毕业设计指导》.[M] 北京：机械工业出版社，1996
