基于单片机进行控制的PWM调速系统

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调制波集成芯片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。 第1章 ??绪?? 论? 1.1 引言 交流异步电动机是应用最广泛的一种动力机械。异步电动机所以能得到这样广泛的应用，是由于它结构简单、制造容易、运行可靠、维护方便，而且效率高、重量轻、价格低。但异步电动机存在的缺点之一是调速性能差。然而随着生产技术的不断发展，特别是电力电子技术和控制技术的飞速发展,使得交流调速性能可以与直流调速相媲美、相竞争。目前,异步电动机的运行能够按照生产工艺要求进行调速。而且有取代直流电动机之势。这种趋势近十年来发展更快。交流调速必将占据主导地位。 近年来大功率晶体管(GTR)、门极关断晶闸管(GTO晶闸管)、功率MOS场效应晶体管(能力MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、MOS控制晶闸管(MCT)等全控型器件的发展为交流调速奠定了物质基础。单片机引入控制系统,促进了模拟控制系统向数字控制系统的转化，从而大大的提高了控制精度。 在此情况下，本文设计了一种基于单片机控制的PWM变频调速系统，它以大功率晶体管(GTR)为开关元件，利用专用的PWM集成芯片控制其占空比，实现变频变压调速功能。 1.2? 内容安排 1.2.1? 概述 PWM控制技术即脉宽调制（脉冲宽度调制）控制技术的简称，是利用半导体开关器件的导通和截止，把直流电压变成电压脉冲序列，控制电压脉冲的宽度和脉冲列的周期数以达到变压变频目的的一种控制技术。本设计即利用PWM控制技术对三相交流异步电动机进行调速。设计分为硬件设计和软件设计，硬件方面主要涉及到变频器主回路、驱动电路和光电隔离电路、光电测速装置的设计，以及单片机、扩展8253定时/记数器、扩展8255可编程接口芯片与HEF4752V的控制系统集成。软件给出了软件设计框图和程序代码。 1.2.2? 内容安排 论文分4章：第1章主要介绍了设计方案的提出和内容安排；第2章介绍交流调速的基本原理以及变频器的选择；第3章介绍单片机硬件电路的设计；第4章介绍电路软件设计；第5章是对本次设计的总结；最后给出了系统软件源程序及系统硬件设计图。