基于atmel单片机的永磁电机电能参数测量硬件设计-毕业设计.doc

【基于ATMEL单片机的永磁电机电能参数测量硬件设计】 永磁电机，尤其是永磁同步电机（PMSM），近年来由于其体积小巧、损耗低、效率高的特性，已经成为电力电子技术和电机控制领域的重要研究对象。ATMEL公司推出的89S51单片机因其性价比高、功耗低、内存大、指令简单易用等优点，广泛应用于工业测控系统，包括电机管理中对电能参数的测量。 本文主要探讨的是基于AT89S51单片机的永磁电机电能参数测量硬件的设计。首先，AT89S51单片机的构造和控制原理是设计的基础。该单片机具备8位CPU，内部包含数据存储器、程序存储器、中断系统、定时器/计数器以及串行通信接口等功能。中断系统允许单片机在执行主任务的同时响应外部事件；定时器/计数器则用于周期性操作或时间间隔的测量；串行口则可用于与其他设备进行数据交换。 在测量三相永磁电动机的输入电压和电流有效值时，通常采用瞬时值测量法。这需要选择适当的传感器，如变压器和霍尔电流传感器，将强电信号转换为弱电信号。AD574A快速A/D转换器和CD4051模拟开关配合使用，对电压信号进行采样和转换，遵循采样定理，确保转换的精度。单片机通过处理这些转换后的数字量，可以计算出电压和电流的有效值。 为了测量功率因数，需要计算电压和电流的相位差。这可以通过过零比较器产生的方波信号下降沿，结合单片机的外部中断源和内部定时器来实现。通过这种方式，可以精确计算出电压和电流的相位差，进一步求得功率因数。 最后，结合电压、电流有效值和功率因数的测量结果，可以计算出电机的输入功率和有功功率。这些参数对于监控电机的工作状态、预防故障、优化运行效率和节省电能至关重要。 总的来说，这个设计利用AT89S51单片机的强大处理能力，结合传感器和信号处理技术，构建了一个高效且精确的永磁电机电能参数测量系统。这一系统不仅能够实时监测电机的各项电能参数，还为电机控制提供了关键数据，对于提升电机性能和节能具有积极意义。