PWM型变频器的基本控制方式

PWM型变频器的根本把握方式随频率变化，即保持压频比根本恒定。PWM型变频器一般承受电压型逆变器。依据供给逆变器的直流电压是可变的还是恒定的，变频器可分成两种根本把握方式。PWM型变频器这是一种对变频器输出电压和频率分别进展调整的3-3所示。中间环节是滤波电容器。2-3PWM型变频器转变触发脉冲的延迟角α来获得与逆变器输出频率相对应的不同大小的直流电6进展把握。PWM变频电路。它承受二极管不行控电压的大小，通过逆变器输出三相沟通电。2-4利用斩波器的变频电路图态响应的快速性来说后者比前者好。PWM型变频器3.3所示，它由二极管整流桥，滤波电把握电路即可。它具有以下主要优点：简化了主电路和把握电路的构造。由二极管整流器对逆变器供给恒定的直流电压。在PWM逆变器内，在变频的同时把握其输出电压。系统只有一个把握功率级，从而使装置的体积小，重量轻，造价低，牢靠性好。由二极管整流器代替晶闸管整流器，提高了装置的功率因数。改善系统的动态性能。PWM型逆变器的输出功率和电压，都在逆变器能好。对负载有较好的供电波形。PWM型逆变器的输出电压和电流波形接近了电动机运行性能。2-5PWM型逆变器PWM型逆变器也有如下缺点：影响较大，因而电动机的转矩脉动和噪声都较大。简洁。较大，而且需要承受导通和关断时间短的高速开关器件。2.2.2PWM型逆变器的根本工作原理如图3-6所示为单相逆变器的主电路，其波形如图3.5所示。PWM把握方式是通过转变电力晶体管VT1

、VT4

和VT2

、VT3

交替导通的时间来转变逆变器输出波形的频率；转变每半周期内VT、VT或VT、VT

开关器件的通、断时间比，1 4 2 3即通过转变脉冲宽度来转变逆变器输出电压幅值的大小。2-6单相逆变器〔0为直流电源的理论中心点〕〔a〕180°通电型输出方波电压波形〔b〕脉宽调制型逆变器输出波形2-7电路的波形增多，即使输出低频时，输出波形也是比较好的。所以PWM型逆变器特别适用SPWM把握的变频调速系统SPWM把握的变频调速系统组成SPWM2-1所示。把握电路——当今，PWM变频器的把握电路大都是以微处理器为核心的数变器工作的SPWMSPWM信号。81632DSP。本课题选用了STC89C52RC高性能单片机。导通，就实现了两个器件之间的换流。作为载波〔Carrierwave，并用频率和期望波一样的正弦波作为调制波Modulationwave幅不等宽的矩形波。3-2SPWM波形把握原理调制Sinusoidalpulsewidthmodulation，简称SPWMSPWM波。内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，叫做单极性把握方式。假设在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间连续变化，则SPWM波也是在正负之间变化，叫做双极性把握方式。uu uuc rO tu uoUo ud ofO t-Ud3-3SPWM波形SPWM波形的单片机实现SPWM信号的发生器，后来更进一步把它做在微机芯片里面，生产出多种带PWM信号输出口的电机把握用的8位、16位微机芯片和DSP8STC单片机实现单相SPWM信号。方法：事先在计算机内存中存放正弦函数和Tc/2值，把握时查出正弦值，MTc/2值，由计算公式计算脉宽时间和间隙时间。SPWM把握方案SPWM把握方案有两种：即单极性调制和双极性调制法。单极性法所得的SPWM0三种电平，而双极性得到的只有正、负两种电平。比较SPWMSPWM波所SPWM波把握较简洁。因SPWM波把握的形式。SPWM把握，依据其软件化方法的不同，有如下几种方法：SPWM把握。〔1〕PWM调制原理调制信号为正弦波的脉宽调制叫做正弦波脉宽调制〔SPWM，产生的脉宽异步调制和分段同步调制。图3-5所示为双极性脉宽调制波形，图中三角波u 为载波，正弦波u 为调r C数值的矩形脉冲u 。d

uu uuc rO tuu uuo o ofUdO t-Ud3-5双极性脉宽调制波形SPWM逆变器输出基波电压的大小和频率均由调制电压来把握。当转变调否则输出电压的大小和频率就将失去所要求的协作关系。SPWM脉宽调制时，同步调制和异步调制优缺点如下：①同步调制在同步调制方式中，载波比N等于常数，变频时三角载波的频定不变的。假设取N为3的倍数，则同步调制能保证输出波形的正、负半波始终保持对称，并能严格保证三相输出波形间具有互差120o的对称关系。当输出的脉动转矩和较强的噪声。N不等于常数。一般在转变调制信号频率时保持三角载波频率不变，因而提高了低频时的载波电机的转矩脉动与噪声，改善了系统的低频工作性能。N随着输出频率的降低而连续变化时，它不行能总是3输出的对称性，因而引起电机工作不平稳。③混合调制混合调制综合了上面两种方法的优点，把整个变频范围划分为NN值，频率低时，N取大些，一般大致按等比级数安排。SPWM信号的产生SPWM调制信号主要有三种方法：1及调整不便利等，该方法目前根本不用。2SPWMHE4752之处，致使它们的应用受到限制。3SPWMSPWM信号发生器容为一体，从而较好地解决了波形精度低、SPWM波形，实现各种把握算法和波形优化。SPWM的数字把握数字把握是SPWM 目前常用的方法。可以承受微机存储预先计算好的SPWM数据表格，把握时依据指令查表得到数据进展运算；或者通过软件实时生成SPWM波形也可以承受大规模集成电路专用芯片产生SPWM信号下面介绍几种常用SPWM波形的软件生成方法：1自然采样法依据正弦调制波与三角载波的交点进展脉冲宽度与间歇时间SPWM3.8所示，图中截取了A是发生脉冲的时刻，BTc

t和t1 3

t为2AB之间的脉宽时间，T t t t。c 1 2 33-6SPWM波形的自然采样法1表示三角载波的幅值Utm正弦调制波可写作

M，

u MsitM 1是调制波频率，即逆变器输出频率。1分t”2

A、B两点对三角载波的中心线的不对称性，须把脉宽时间t2与t””。按相像直角三角形的几何关系，可知2

分成两部经整理得

2 1MsintT 2c 1T 2ct”22 1MsintT 2c 1T 2ct””2t t””2 2

t”2

T c2c

sint 2 1A 1B脉宽，却不适于微机实时把握。假设变频调速系统用于三相异步电动机调速还应形成三相的SPWM波形。即使三相正弦调制波在时间上互差2 3，而三角载波是共用的，这样就可在同一个三角载波周期内获得图3-7中所示的三相SPWM脉冲波形。3-7SPWM波形在图3-7中，每相的脉宽时间t 、t 和t 用公式〔3-4〕计算，即a2 b2 c2Tt c(1Msint)a2 2 1eTt c(1Msint 120) 〔3-6〕b2 2 1eTt c(1Msint 240〕c2三相脉宽时间的总和为三相间歇时间总和为

2t ta2 b2

1et 3Tc2 2 c

〔3-7〕t t t t t ta1 b1 c1 a3 b3 c3

3T t t 3Tc a2 b2 c2 2

〔3-8〕在数字把握中用计算机实时产生SPWM波形就是基于上述的采样原理和计算公式。一般可以离线先在通用计算机上算出相应的脉宽t2

EPROM，然表法。也可以在内存中存储正弦函数和Tc

2值，把握时先取出正弦值与调速系统所需的调制度M做乘法运算，再依据给定的载波频率取出对应的Tc

2值，与Msintt和间歇时间t1e 2 1和t,即实时计算法。按查表法或实时计算法所得的脉冲数据都送入定时器，利3用定时中断向接口电路送出相应的高、低电平，以实时产生SPWM波形的一系列脉冲。对于开环把握系统，在某一给定转速下某调制度M与频率都有确定1M值须随时被调整，所以用实时计算法更为适宜。2面积等效法S1面积为：3-8SPWM面积法NU kN

sintdt

U

k1

k]mk1 N NN逆变器输入直流电压为U ，脉冲面积S2与S1相等，即有：dmU U [cosk1cosk]mk d N N所以第k个区间的脉冲宽度kU

k1 kU k d Ud

[cos cos ]N NM[cosk1cosk] N N式中：MN因素，本文取N=25、26、50。由上式计算出的SPWMNSTCROMSPWMSTC89C52单片机实现1〕STC89系列单片机的优点及特性PLCC，PQFP，3.3VSTCSTC编程。3-9STCSTC单片机的优点：1超低功耗：A掉电模式：典型功耗0.5uA，可由外部中断唤醒，中断返回后，连续执行原程序B空闲模式：典型功耗2mAC正常工作模式：典型功耗4mA-7mA2超强抗干扰：AI/O口输入/I/OI/OVCC/GND二极管箝位保护。B去的C时钟单片机内部的时钟电路经过特别处理，很多干扰从时钟局部进去的D看门狗单片机内部的看门狗电路经过特别处理，翻开后无法关闭，可放心省去外部看门狗E复位电路STC89C51RC/RD+系列单片机为高电平复位。推举外置复位电路为MAX810/STC810,STC6344,STC6345,813L,706PR/C复位，10uF电容/10k电阻，22Uf/8.2k等。F宽电压，不怕电源抖动G高抗静电〔ESD保护2023V快脉冲干扰。STC89C51RC/RD+系列单片机管脚图编译器及仿真器STC单片机的管脚图：关于编译器/汇编器：

3-10DIP1任何老的编译器/汇编器均可使用KeilC51中:Device选择标准的Intel8052头文件包含标准的<reg52.h>2增特别功能存放器如要用到，则用sfr及”声明地址即可3汇编中用或声明地址关于仿真及仿真器：1任何仿真器均可使用2老的仿真器仿真他可仿真的根本功能3ISP下载看结果即可ISP〔C〕〔89C51RC/RD+系列，C版〕Vcc〕1如外部不加上拉,或外部上拉到Vcc上电复位后单片机从内部开头执行

2如外部下拉到地,上电复位后单片机从外部开头执行程序复位电路：1阻容复位时,电容为10uF电阻为10K;2RC/RD+系列单片机C版本，RESET脚内部已有45k-100k下拉电阻STC89C51RC/RD+将用户代码下载进单片机内部，不用编程器图3-12STC单片机在线编程线路,STCRS-232转换器STC89系列单片机大局部具有在系统可编程〔ISP〕特性，ISP的好处是：省去购置通用编程器，单片机在用户系统上即可下载/烧录用户程序，而无须将单片机从已生产好的产品上拆下，再用通用编程器将程序代码烧录进单片机内机看运行结果故也可以不用仿真器。大局部STC89系列单片机在销售给用户之前已在单片机内部固化有ISP系统引导程序，协作PC端的把握程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，故无须编程器(速度比通用编程器快)。不要用通用编程器编程，否则有可能将单片机内部已固化的ISP系统引导程序擦除，造成无法使用STC供给的ISP软件下载用户的程序代码。STC-ISP.exe软件工作环境,ISPSTC89C51RC/RD+系,(冷起动)才ISP程序。图3-13STC单片机程序下载环境Step1/步骤1：选择你所使用的单片机型号，如STC89C58RD+,STC89LE516AD等Step2/步骤2〔*.bin,*.hex〕1--COM1,串行口2--COM2,...Step4/步骤DoubleSpeed即可STC89C51RC/RD+系列可以反复设置双倍速/单倍速STC89LE516AD为单倍速，STC89LE516X2为双倍速,用户自己无法指定双倍速/单倍速STC89C516RD需用通用编程器擦除整个晶片方可，这会将单片机内部已烧录的ISP引导程序擦除。一般使用缺省设置即可，无须设置。OSCDN:单片机时钟振荡器增益降1/2gain为降一半，降低EMI；选fullgain〔全增益〕为正常状态。Step5/步骤5：选择“Download/下载”按钮下载用户的程序进单片机内部，可重复执行Step5/步骤5“Re-Download/重复下载”按钮一般先选择“Download/下载”(先彻底断电)，而不要先上电。中断系统RC/RD+系列8051单片机中断特别功能存放器InterruptSFRs。中断与一般8052完全兼容，优先级可设为4级，另增加2个外部中断INT2/P4.3,。看门狗的应用适用型号: