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基于16位单片机的变频调速系统的设计.doc
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基于 16 位单片机的变
频调速系统的设计
摘要
近些年来,随着电力电子技术、微电子学、计算机技术、自动控制技术
的迅速发展,电力传动领域正发生着交流调速取代直流调速和计算机数字控
制技术取代模拟控制技术的革命。交流变频调速以其优异的调速和起、制动
性能,高效率、高功率因数和节电效果,被国内外公认为最有发展前途的调
速方式,成为节电、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术
的一种主要手段。
本文采用的控制芯片 Intel 公司生产的电机专用单片机 87C196MC,该单
片机是变频调速的核心,此单片机可以产生脉冲信号(SPWM)控制智能功率
模块 IPM 的开关时间,实现电动机调速的目的。本文采用的变频方式是交-直
-交,因为这种变频方式的频率调节范围大,因此在生产实践中得到了广泛的
应用。智能功率模块 IPM 是主电路中很重要的器件,它起着把直流电逆变为
交流电的作用,的此外,整流环节用的是整流模块,并在整流前进行保护,
防止因为过压而使器件受到损害。测流环节用的是霍尔传感器,其输出的是
电压信号方便单片机读取转换。测速环节使用的是光电码盘,因其结构小巧
而且抗干扰能力强、工作时间长,所以在许多的工业领域得到广泛的应用。
关键词:87C196MC 变频调速 智能功率模块 IPM 整流模块
霍尔传感器 光电码盘
Abstract
In recent years, with power electronics, electronics,
computer technology, automatic control of rapid development,
electric power transmission was happening AC replaced DC motor
control and computer numerical control over analog control
technology revolution. AC variable frequency to its superior speed
and onwards, braking performance, high efficiency, high power
factor and a power-effects, was recognized at home and abroad as
the most promising speed way, become a power-saving, improve
processes, and improve product quality and improve the environment
and enhancing the technology of a principal means.
This article uses the control chip Intel company produced
motor dedicated microcontroller 87C196MC, the microprocessor is
the frequency of core, the SCM can produce a pulse signal (SPWM)
control IPM IPM switch time, enabling the motor. This article
adopts the inverter is AC-DC-AC inverter, because this way the
frequency adjustment range, so in practice in a wide range of
applications. IPM IPM is the primary circuit is very important for
devices, it plays the AC DC Inverter for the addition of effects,,
using the rectifier link rectifier module, and for protection
before the rectifier, prevent because overstress damage the device.
Measuring flow links using a Hall sensor, its output is a voltage
signal convenient single-chip reads conversion. Speed links using
an encoder, due to its compact and uding, long working hours, so
in many areas of industrial applications.
Keywords:87C196MC frequency conversion intelligent power module rectifiermodule
hall sensor . photoelectric traying
目录
第一章 绪论
1.1 选题的目的和意义
1.1 变频调速技术的发展与应用
近十年来,随着电力电子技术、微电子学、计算机技术、自动控制技术的
迅速发展,电力传动领域正发生着交流调速取代之流调速和计算机数字控制
技术取代模拟控制技术的革命。交流变频调速以其优异的调速和起、制动性
能,高效率、高功率因数和节电效果,被国内外公认为最有发展前途的调速
方式,成为节电、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术进
步的一种主要手段。
1.1.1 我国变频调速技术的发展概况
在电气传动领域,人们关心的是如何合理地使用电动机以节约电能和有
目的地控制机械的运转状态(位置、速度、加速度等),在实现电能-机械能
之间的转换过程中达到优质、高产、低耗的目的。近年来交流调速最活跃、
发展最快的就是变频调速技术,是交流调速的基础和主干内容,其根本原因
在于变频调速在节能和调速特性优于其他调速方式,当然,电力电子器件发
展、计算机技术、自动控制技术的迅速发展也为它的实现提供了基础。
我过关于变频调速的研究始于 20 世纪 60 年代初期,当时典型的技术是
交-交变频器供电的交流变频调速传动;继此之后 80 年代主体技术为电压或
电流型六脉冲逆变器供电的交流变频调速传动;从 90 年代中期至今,随着电
力电子器件、调制技术以及控制技术的发展,BJT(IGBT)PWM 逆变器供电的交流
变频调速空前发展,并得到广泛应用,而随着 SPWM 的发展,变频系统的有点
越来越突出,应用也越来越广。
我国是一个发展中国家,许多产品的科研开发能力仍落后于发达国家。
在变频调速方面,国内虽然投入了一定的人力和物力,但由于力量分散,并
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