单片机控制的电机交流调速系统设计 - 图文(8)

单片机控制的电机交流调速系统设计

分别作为0、1通道的计数时钟信号，对?'f,?'v进行整数位分频，产生FCT、VCT两路时钟信号。0、1通道的计数值即位整数分频系数，由CPU通过执行几条输出指令置入。2通道用来产生RCT、OCT时钟信号RCT、OCT共用一路时钟信号，且频率固定。因fRCT?280fc(max)取fc(max)?1KHz，则 fRCT?280KHz。时钟Φ的频率为2MHz，故RCT可由时钟Φ经7分频来获得，故置通道计数值为7。

由于整数分频和小数分频分开进行，所以需将分频系数Pf,Pv分别分解为纯整数Zf,Zv和纯小数xf,xv两部分，整数部分Zf,Zv送8253的0、1通道作为计数值，小数部分xf,xv送比例分频器CD4527作为比例分频系数。zf,zv,xf,xv与Uf1关系如下：

对应Uf1的一个值，(zf,xf),(zv,xv)有多组取值。考虑到由于硬件的限制，

xf,xv只能取小数点后两位这一条件，zf与xf，zv与xv必定有一最佳组合。基于2*106这一想法，取使(且zf为偶数的一组值zf,xf和?)的绝对值趋于最小，

[xf]168Uf1zv2*106使的绝对值也趋于最小，且zf为偶数的一组值?[xv]84000*630Uf1。这种寻优法的计算法的计算量工作量较大，难以zv,xv,([xf],[xv]为两位纯小数）

实时完成。本系统中采用查表的方法获得zf,xf,zv,xv。用高级语言程序离线生成

zf(zf,xf)?Uf1和(zv,xv)?Uf1两个表格，存入内存。系统运行时，根据求得的频率指令信号Uf1，查表获得对应的分频系数zf,xf,zv,xv，然后将它们送到相应的比例分频器和8253的0、1通道，8253的0、1通道便会产生相应频率的方波信号输出，这样就完成了二进制码到方波信号的变换。比例乘法器CD4527不能直接与CPU连接，系统中可扩展一片8255，用它作为二路比例乘法器与CPU的接

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口。8253定时/计数器则直接与CPU连接。 4.4.3 光电隔离及驱动电路设计

HEF4752输出的PWM控制信号功率很小，无法直接驱动GTR，要经过脉冲功率放大才能驱动GTR，脉冲功率放大电路选用模块EX359。该模块是一个带有光隔离的功率放大电路，其电源电压为12V，输入信号4?5V，输出电压1.6V（对应GTR导通）和-2V（对应GTR关断），工作频率为2?5KHz，可驱动50A以下的逆变器，其内部电路如图19所示。

图19 EX359驱动模块内部结构

4.4.4 故障检测及保护电路设计

故障检测及保护电路如图20所示，该电路采用电阻取样的电压、电流保护电路，通过调节电位器RP1、RP2来设定最大的允许电压、电流值。电路中C1、C2接8255的C 口中的PC2、PC3，O端接HEF4752的L控制端。这样保护电路可通过门1输出控制信号的封锁HEF4752输出的PWM控制信号，断开主回路电源。A1、A2接8255的C 口中的PC4、PC5，通过PC4、PC5输入故障信号，用以检测故障类型。

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图20 过电流，过电压保护电路

4.4.5 模拟量输入通道的设计

由于本次设计中选用的MCS-51单片机没有模数转换器所以需要在外部电路中加上模数转换电路。经过考虑选用的是ADC0808芯片。它能完成8路模拟量的转换，为了削弱反馈信号中的交流分量，在需在反馈信号输入前加一RC滤波电路，取R?10K?，C?0.47uF，对应的时间常数为0.005S。 4.5 系统软件的设计 4.5.1 程序框图及其介绍

（1） 系统主程序

主程序框图如图21所示。先进行芯片初始化，然后，清系统工作区，开放8051外部中断，启动软件定时器10ms(采样周期)。所以，系统初始化完毕，进

*入控制循环：显示转速→中断服务（Un,Un和?USM,PI运算，查表求出

zf,xf,zv,xv）→可逆切换程序→输出控制量→显示转速。

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图21 系统主程序框图

（2） 转速调节程序

转速调节程序即为软件定时器O的中断服务程序，其程序框图如图22所示。在转速调节程序中，完成转速、?USM的采样，进行PI运算，求出频率指令信号

Uf1，然后查表求得分频系数zf,xf,zv,xv。

（3） 增量式PI运算子程序

增量式PI运算子程序框图如图23所示，它包括按图所示控制曲线计算转差频率增量?US(K), 由?US(K)求出转差频率控制量US(K)，再由US(K)求出频率

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指令信号Uf1(K)。

图22 转速调节程序框图

（4） 可逆切换程序

可逆切换程序由停车控制和可逆切换控制两部分组成，其程序框图如图24所示。系统的停车与工作由工作/停车控制开关控制，其开关状态由PC6输入。在可逆切换程序中，先对PC6进行判断。若PC6 = 0，表示命令停车，这时接下来判断转速是否为0。若不为0，则经PC2输出“1”电平，使HEF4752的L端为0，封锁其输出信号，使逆变器输出为0，电动机转速下降。当转速已降到0时，经PC3输出“1”电平信号，切换主回路电源，然后显示停车标志“0000”。若PC6 = 1，则表示继续工作，于是转去检测正/反开关状态，进入可逆切换部分。

电动机的转向由正/反控制开关控制，其开关状态由PC7输入。现以正转到

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