基于8098单片机的SPWM变频调速系统研究

文中采用8098作为主控器设计的转差频率交流调速控制系统理论上可以获得与直流电动机闭环调速系统相似的静、动态调速性能。此种系统被广泛地应用于如钢铁冶金、石油化工、供水等行业的中小容量交流调速系统中，如有色冶金行业的转炉旋转控制，要求电动机固定在炉体上，并随炉体一起倾斜，不同炉期要求有不同的转速，在这种高温、近火的环境下，直流拖动是不可能的，采用晶闸管交流调速振动和噪声大，故障多，无法保证正常生产。采用文中系统拖动转炉，实现了调速系统的各项指标要求，同时，系统具有故障率低，操作方便等特点。 《基于8098单片机的SPWM变频调速系统研究》一文探讨了在8098单片机基础上构建的SPWM（正弦脉宽调制）变频调速系统的理论与实际应用。该系统在钢铁冶金、石油化工、供水等领域，特别是有色冶金行业的转炉旋转控制中具有广泛的应用。传统的直流电动机调速系统在高温环境下不可行，而晶闸管交流调速系统则存在振动、噪声大和故障率高的问题。SPWM变频调速系统则能有效解决这些问题，提供稳定、低故障率的调速方案。 SPWM控制技术的核心在于通过脉宽调制使得逆变器输出的电压序列等效于期望的正弦波。它以正弦波为期望输出，三角波为载波，正弦波为调制波，通过比较调制波与载波的交点来决定开关器件的通断，形成一系列等幅不等宽的矩形波，确保这些矩形波的总面积与期望正弦波面积相等。这样，虽然电动机承受的是脉冲电压，但电流却接近正弦波形，减少了谐波影响。 SPWM波的生成方法多样，包括模拟电路、数字电路和专用集成电路等。文章中提到的8098单片机采用“等面积法”生成SPWM波，这种方法能够减少输出谐波，减轻计算机实时控制任务的负担。 整个SPWM变频调速系统由主电路和控制电路两部分组成。主电路使用智能功率模块IPM，由6个绝缘栅双极晶体管构成，这些器件具有MOSFET和GTR的优点，降低了电压纹波，提高了效率。控制电路则基于8098单片机，负责生成SPWM波、电机速度测量以及闭环控制。8098单片机拥有丰富的硬件资源和高速处理能力，适合作为核心控制器。 8098控制系统硬件包括地址锁存器、外部EPROM、输入/输出接口芯片、键盘显示器、地址译码器和SPWM波反相及延时电路等。通过软件定时器和片内A/D、D/A转换器，8098能生成SPWM信号，实现电机速度检测和闭环控制，同时还扩展了键盘和显示器功能，方便操作。 SPWM信号的产生遵循等面积原则，计算每个脉冲的脉宽时间，通过改变开关器件的通断，形成接近正弦波的电机电流。U、V、W三相的SPWM波通过预先存储的余弦值表进行计算和查表，以确定脉宽和间隙时间，从而实现精确的调速控制。 基于8098单片机的SPWM变频调速系统是一种高效、可靠的交流调速解决方案，尤其适用于恶劣工况下的电机控制，它能提供良好的静、动态调速性能，并具备低故障率和易操作性。这一技术的运用极大地推动了工业领域交流调速技术的进步。