您正在看的电子技术论文是:基于单片机的电动机变频调速控制器设计。 中文摘要:

   介绍了一种基于单片机8051的变频调速控制器,并以其在恒压供水系统中的应用为例,阐述了该控制器的硬件组成及软件实现。

1 引言
     变频调速技术是近20 年内发展起来的一门新技术。随着 电力电子技术的日益发展和PWM控制技术的成熟, 利用电机 的转速和输入电源的频率是线性关系这一原理, 将50 Hz 的交 流电通过整流和逆变转换为频率可调的电源, 供给异步电动机, 实现调速的目的。利用单片机组成的变频调速控制器可以实现 从低频(1～2 Hz) 起动到50 Hz ,可以消除以往工频50 Hz 直接起 动对电机的冲击, 延长电机的使用寿命,同时由于变频器的输出 电压可以自适应调节, 使负载电机可以工作在额定电压以下,不 仅节能且可延长电机的使用寿命。下面以其在恒压供水系统中 的应用为例, 阐述该控制器的硬件组成及软件实现。
2 系统的工作原理
     该恒压供水系统采用8 位单片机8051 为核心控制器, 由变 频器、传动机构、传感检测等组成。通过将压力传感器送来的模 拟信号转换成相应的数字量, 与系统设定的信号进行比较得到 偏差信号, 再通过预先设定的PID 算法得出最佳控制参数, 然 后通过调节变频器的频率控制电机水泵机的转速, 使供水系统 的供水压力保持恒定, 供水量按用户的实际需要自动变化。系统 的控制原理如图:
3 变频器主电路
     为了提高工作可靠性, 减小装置体积, 尤其为了适应高速逆 变时对开关频率的要求,主功率器件使用了IGBT。IGbt 具有工 作频率高、开关损耗小、安全工作区宽、输入阻抗高等优点。该主 电路整流和逆变均为PWM控制的电流型间接交流变流电路。 变频器的变压、变频均在逆变器内进行。文中使用的主电路如图 所示。
4 控制电路
     控制部分是以MCS - 51 系列8 位单片机的典型产品8051 为核心, 配以输入输出控制接口和相应的外围电路组成, 如图所 示。单片机完成信息的读取、运算、传送和控制功能。在本系统中 用P0.0- P0.7 做为压力传感器和给定输入信号的输入端。把 INT0(P3.2)做为外部中断源的请求信号, 用于计数器的复位。把 P1.0- P1.2 做为单片机的输出端, 输出信号经驱动器电路放大, 用于控制逆变电路中可控硅晶闸管的通断。从而控制电源频率 的大小。
5 单片机程序设计
     其程序主要包括主程序, PID 计算子程序和中断处理程序。 ( 1) 主程序主要完成各接口芯片的初始化, 给相应的内存 单元赋初值, 对输水管压力进行信号采集和处理。 ( 2) INT0 中断程序 该程序主要用于启动定时器。当交流电压信号由负到正过 零时, 外部响应中断, 执行INT0 中断服务程序, 启动T0 计数。 T0 中断程序 该程序用于控制整流电路中可控硅晶闸管的移相角α变化 由于整流电路的整流输出电压V0=2.34V2cosα( α≤60) ,所以改变 α可改变直流电压的大小。 T1 中断程序 该程序主要通过控制逆变电路中可控硅晶闸管的导通、关 断时间, 从而改变交流电源的频率。因此, 这个程序依据PID 算 法的结果直接关系到供给电动机的电源频率的大小。
6 结束语
     以8051 单片机为核心的变频调速控制器, 控制方便灵活, 运用到恒压供水系统中, 能够根据用水量的变化对电机水机组 自动进行切换和变频调速。电动机采用变频调速,节能效果显著; 电动机低速运行时故障率降低且噪音减小。因而以单片机为核 心的控制器组成的系统投入使用后以其种种优点能带来显著的 效益。