变频器中单片机控制的设计研究

1、变频器中单片机控制的设计研究王妍前言日新月异的科技发展带动着单片机更快的发展，其更深的研究 设计使单片机的应用范围变得也越来越广阔。将单片机应用于变频器 中能较好的对变频器进行控制，相较于传统的利用接线方式，单片机 利用串行通讯接口对变频器的参数进行修改，使其改变对变频器的控 制方法，从而提高了控制效率和减低了运行的成本。本文针对单片器 在变频器中的设计进行了研究。关键词变频器单片机控制 前g随着社会的不断进步与发展，多种行业也顺应时代的变迁发生 着巨大的变化，电子电器行业作为时代发展的佼佼者一直都走在社会 发展的前沿。相对于传统的计算机设备，因为单片微型计算机即单片 机结合了中央处理器、储存

2、器、各种的传入与传出设备端口等零部件 而形成了集成电路，所以它具有体积小、节约空间、便于使用等优点。 将单片机应用于变频器中对电子电力的发展具有重大的意义。变频器 在我们生活中应用也十分的广泛，它应用变频驱动技术改变交流电动 机工作的频率和幅度以达到控制交流电机速度及转矩的目的。因此如 何将单片机充分的应用于变频器中并且实现降低材料消耗、便于变频 器的单片机控制成为目前最引人注目的问题。本文的研究是基于at89c51单片机使用sp丽的变成方法，采用 异步电动机的变压变频调速管理模式和近似机械性的一些变频调压 方法来接收信号和反馈，通过这个过程输出由变频控制下产生的一些 数据内容。一. 主电路的

3、设计研宄主电路的设计是保证整个电路能顺利运行的关键。通常情况下主 电路采用的是交流电-直流电-交流电这种交流简单、形式清晰的逆变 电路形式。这种组合形式不仅可以根据实际情况适宜的对电路进行调 试和修改，并且可以使主电路的功率因数达到较高值。逆变电路的4 个双单元模块能控制电容的取值范围，将3000uf/450v的电容作为电 路中的储能元件来构成电路电压型的逆变器，使其完成指定的功能和 任务。为实现电路的变压变频，单片机at89c51用pwm技术形式控制m 1主hi路igbt模块信号的改变。主电路如图1所示。二. 对igbt驱动的设计研宄igbt作为一种具有容性输入阻抗结构的电压驱动元件，在驱

4、动过程中的开始内阻值处于较小、前后沿空间较大的状态，因此 使得igbt开关吋所消耗的能量较小，可是一旦增加了栅极的电 压，并且促使开关耗损降低时并不能对整个系统运行的安全性做 出全面的保护。因此为降低风险一般选择在电压15v的情况下切 点开关，若需要给栅极电压加负偏压吋则栅极电容需处于放电状 态，并且将电压值控制在5v左右。根据上述的分析设计采用的exb841厚膜和igbt高速型驱动 电路，它的内部结构如图所示：阁2 exb841的内部框阁由图中看出，为确保正常顺利的发射将1与igbt的发射级相连。 2连接+20v的直流工作电源。4为了防止过流保护误动作而设立的以 保护功能为主的连接，大多数的

5、情况可以不考虑连接4。5主要是保 护正常输出高电平的信号。6主要用于判断是否有短路或者集电极电 流较大的情况发生，它是通过将快速二极管和igbt集电极相连接检 测uce的大小这个方法来判断的。除了电源点9外7到11都是空端。阁3 exb841单锊驭动电路阍 exb841单臂驱动电路图如图3所示。三. 对交流异步电动机的变频设计研宄由于交流异步电动机设计变频调速时的机械特性超出了通常的 额定功率50hz,所以为了避免因恒压频增加定子电压造成的电机故 障和事故，通常情况下采用恒压升频的变频调速方法使电动机的转速 加强以减小磁通量，使得最终允许输出的转矩下降。这样允许输出的 功率基本没有发生变化，可

6、以看做是相近于恒功率调速的方式。下图 为相近恒功率机械特性曲线，可以从图中了解到其设计原理。w4恒压频比控制的机械特征!1!at89c51单片机程序的设计过程at89c51单片机的程序设计决定着逆变器的性能。at89c51单片 机的内部软件资源和硬件资源都可以在其具体的设计过程中被充分 利用，因此at89c51单片机的程序设计具有强大的灵活性。一般采用 的是额定频率以上不调压，额定频率以下恒压频比调速。下面对 at89c51单片机实现恒压频比和频率自动化的程序设计做出具体分析。1. at89c51单片机设计思路分析at89c51单片机设计思路主要为当变频器输出频率为f，则正弦 脉宽调制的调制脉

7、冲频率为512f。利用冲量相等的原则可以确定第 一个输出的脉冲宽度，该脉冲宽度at：就可以用下式表示：/2+5122f at,f/ = (/mjsin69in69t式中f表示输出点也平率；u表示流器输出的平均电压；um表 示预期正弦交流输出电压峰值。作为单片机定时器t。的初始值ati 在开启变频器设计t。之后，由p1. 0输出的低电平驱动exb841的p14 引脚。当t。满了之后就开始定时器t,，准备输出第二个调制脉冲。第二个调制脉冲宽度at2可以用下列公式计算岀来：2nfat2 = c/mj4ji+5122k+512sinytdx同时，定时器乃的初始值tu可由下列公式计算:-at2)1512

8、f使用同样的方法可以得出每相邻的两个调制脉冲之间的吋间间 隔。前面输出的脉冲结束后会提前储存在程序中，将算的数据给定时 器t：，这样就可以依次计算at： 了。最后要将所有的计算结果数据储 存在程序内方便以后查询使用。2. at89c51单片机的恒压频比运行小型单相交流电动机和大型单相交流电动机有所不同，它的额定 频率为50hz，额定电压为220v。为了将变频频率低于50hz的频率达 到恒转矩调速的作用，应将实际输出的频率低出50hz这部分的百分 比乘以查表后得到的at：。3. at89c51单片机频率的自动化实现u常生活中许多的电器电动机的负载是为了达到恒温控制，例如 电冰箱、洗衣机等家用电器

9、。采用温度传感器可以随时随地的检测外 界环境的温度，温度传感器是利用温度调节输出的电压值来实现频率 的自动化的。低频电压是在温度传感器检测到温度小于设定值时输出 的，相反的，高频电压是在温度传感器检测到温度大于设定值时出现 的。因此人们一般将频率分为10hz、20hz、50hz、60hz、70hz、80hz 等多种类型以便于简单操作。同样的道理，单片机也可以利用a/d转换器实现频率的自动化， 但是对于家用电器的压缩机负载效果不大，反而是对于小型的高稳速 精度电力通动系统利用转速反馈的闭环控制的效果则是十分显著的。五 结束语经过实践证明，将单片机应用与变频器中具有超强的节电能力， 因此，作为自制的变频器会在市场上开发的越来越好，并且运用也会 越来越广泛，变频器的推广也显得具