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1、基于单片机的变频调速系统设计基于单片机的变频调速系统设计基于单片机的变频调速系统设计 摘要摘要 本文介绍了一种利用专用集成电路SA4828 设计电机变频调速的方法。系统主要包括主电路与控制电路，主电路采用IPM智能功率模块作为电机的 控制。控制电路由MCS-51系列的8051单片机最小系统和SA4828 三相SPWM 产生 器及少量的扩展外围芯片构成，充分发挥其控制电路简单、控制方式灵活、输 出波形优点多的特点，结合相应的软件，实现电机的调速要求。其中主要内容 包括：SA4828的特性介绍及变频系统的主电路、驱动电路、保护电路、速度检 测、调速系统及软件编程设计方法。所设计的系统实现了变频调速
2、的全数字化 控制，实时性好，可靠性高。 关键词关键词 单片机 SA4828 变频调速 SPWM 电动机TheThe DesignDesign ofof MotorMotor VVVFVVVF SystemSystem BasedBased OnOn M MC CU U基于单片机的变频调速系统设计iAbstract: This article describes a use of SA4828 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) design motor VVVF system. The system includes the main c
3、ircuit and control circuit, main circuit used as the Intelligent Power Module IPM motor control. The control circuit is constituted by the MCS-51 series of 8051 systems、three-phase SPWM generator SA4828 and the expansion of a small number of peripheral chips. Give full play to its control circuit is
4、 simple, flexible control, the advantages of multi-output waveform characteristics, combined with appropriate software, to achieve the speed requirements of motor control. The system has all-digital VVVF control, real-time, and high reliability.Key words: MCU SA4828 VVVF SPWM Motor-Control目录目录引言引言.0
5、 第第 1 1 章章 概述概述.1 1.11.1 电动机调速系统的发电动机调速系统的发展展 .1 1.21.2 交流调速系统交流调速系统 .1目录i1.31.3 单片机控制的变频调速单片机控制的变频调速 .2 第二章第二章 电机变频调速系统电机变频调速系统.3 2.12.1 系统调速原理系统调速原理 .3 2 2. .2 2 单单片片机机控控制制的的变变频频调调速速系系统统 .4 2 2. .2 2. .1 1 系系统统框框图图 .4 2 2. .2 2. .2 2 硬硬件件系系统统原原理理图图 .4 第第三三章章 系系统统主主要要模模块块简简介介与与设设计计 .6 3 3. .1 1 I I
6、P PM M 模模块块.6 图 3.1 IPM 内部结构图 3.1.13.1.1 IPMIPM 的基本工作特性的基本工作特性.6 3.1.23.1.2 IPMIPM 驱动电路的设计驱动电路的设计.7 3.1.33.1.3 IPMIPM 的选用的选用.9 3.1.33.1.3 IPMIPM 相关参数相关参数.10 3.23.2 89C5189C51 主控制模块主控制模块 .10 3 3. .2 2. .1 1 主主要要特特性性： .11 3 3. .2 2. .2 2 管管脚脚说说明明： .11 3 3. .2 2. .3 3 振振荡荡器器特特性性 ： .12 3 3. .2 2. .4 4 芯
7、芯片片擦擦除除： .13 3 3. .3 3 S SP PW WM M 波波发发生生模模块块 .13 3.3.13.3.1 SA4828SA4828 的引脚功能的引脚功能.13 3.3.23.3.2 SA4828SA4828 内部结构内部结构.14 3.3.33.3.3 SA4828SA4828 初始化编程初始化编程.16 3.43.4 其他模块简介其他模块简介 .18 3.4.13.4.1 串口通信串口通信 .18 3.4.23.4.2 驱动模块驱动模块 .19 3.4.33.4.3 保护电路保护电路 .20 3.4.43.4.4 速度反馈速度反馈 .22 3.3.53.3.5 A/DA/D
8、 模数转换模块模数转换模块.21 第四章第四章 系统软件设计系统软件设计.23 结论结论.26 致谢语致谢语.27 参考文献参考文献.28引言0引言引言对于可调速的电力拖动系统，工程上往往根据电动机电流形式分为直流调 速系统和交流调速系统两类。它们最大的不同之处主要在于交流电力拖动免除 了改变直流电机电流流向变化的机械向器整流子。 20世纪70年代后，大规 模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电 力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动 态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直 流电力拖动媲美。 许多传统的由
9、直流电机调速系统拖动的工业设备改由交流变额调速系统拖 动，从而提高了系统的可靠性，减少了系统的维护费用。随着变频调速应用的 日益广泛，相关技术的日益成熟，人们不仅对变频调速系统的精度要求越来越 高，而且对控制的功能要求越来越多，对系统的智能化要求越来越高，对系统 的抗扰能力要求越来越高，以满足生产的需求并适应不同的工作环境。 在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性 不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程 自动化，深受工业行业的青睐。交流变频调速的优异特性：调速时平滑性好， 效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好； 调速范围较大，精度
10、高； 起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显；变频器体积小，便于安装、 调试、维修简便，易于实现过程自动化；在恒转矩调速时，低速段电动机的过 载能力大为降低。 交流电动机因其结构简单，运行可靠，价格低廉，维修方便，故而应用面 很广，几乎所有的调速传动都采用交流电动机。尽管从 1930 年开始，人们就致 力于交流调速系统的研究，然而主要局限于利用开关设备来切换主回路达到控 制电动机启动，制动和有级调速的目的。变极对调速，电抗或自藕降压启动以 及绕线式异步电动机转子回路串电阻的有级调速都还处于开发的阶段。交流调 速缓慢的主要原因是决定电动机转速调节主要因素的交流电源频率的改变和电 动机的转距
11、控制都是非常困难的，使交流调速的稳定性，可靠性，经济性以及 效率均不能满足生产要求 。后来发展起来的调压，调频控制只控制了电动机的 气隙磁通，而不能调节转距。 本文主要内容是研究采用单片机 89C51 与 SA4828 芯片组成 SPWM 波发生电 路，并结合智能功率模块 IPM，通过软件编程控制电动机变频调第 1 章 概述1第第 1 1 章章 概述概述1.11.1 电动机调速系统的发展电动机调速系统的发展随着电力电子技术，计算机技术的不断发展和电力电子器件的更新换代， 变频调速技术得到了飞速的发展。据资料显示，现在有 90%以上的动力来源来 自电动机。我国生产的电能 60%用于电动机，电动机与人们的生活息息相关， 密不可分，所以要对电动机的调速有足够的重视。我们都知道，动力和运动是 可以相互转化的，从这个意义上说电动机也是最常见的运动源，对运动控制的 最有效方式是对运动源的控制。因此，常常通过对电动机的控制来实现运动控 制。对电动机的控制可以分为简单控制和复杂控制两大类。简单控制是指对电 动机进行启动，
