用单片机控制的电机交流调速系统设计说明.doc

本文档详细介绍了基于MCS-51系列单片机的电机交流调速系统设计，该系统采用转差频率控制策略，通过改变程序实现对电机转速的精确控制。设计中，由于电机功率较小，因此选择了不可控整流器和电容滤波方式，而逆变器则采用三相电力晶体管。系统的构成包括多个关键部分： 1. **主回路**：这是系统的基础，由整流器、滤波电容和三相逆变器组成，用于将交流电源转换为适合电机运行的直流电压，再通过逆变器将其转换为变频交流电。 2. **驱动电路**：驱动电路用于控制逆变器中的电力晶体管，确保它们按照预设的开关顺序工作，以调整电机的转速。 3. **光电隔离电路**：用于在控制电路和高压驱动电路之间建立隔离，防止高电压对控制电路的影响，提高系统的安全性。 4. **HEF4752大规模集成电路**：这是一款数字逻辑器件，可能在系统中起到数据处理或信号转换的作用。 5. **保护电路**：检测并保护系统免受过压、过流等异常情况的损害，确保系统稳定运行。 6. **Intel系列单片机**：作为核心控制器，MCS-51单片机负责处理所有控制逻辑和数据处理任务。 7. **Intel8253定时/计数器**：提供精确的时间基准，用于PWM信号的生成和电机速度的控制。 8. **Intel8255可编程接口芯片**：扩展了单片机的I/O能力，使其能够与外部设备如传感器、驱动器等交互。 9. **Intel8279通用键盘/显示器**：提供用户界面，允许操作员设置和监控电机的运行参数。 10. **I/O接口芯片**：用于连接各种输入输出设备，如测速发电机、模拟量输入等。 11. **CD4527比例分频器**：可能用于将高频率信号转换为低频控制信号，以适应电机调速需求。 12. **测速发电机**：用于测量电机的实际转速，反馈给控制系统以进行闭环控制。 在设计过程中，系统参数的计算和选择是至关重要的，例如，逆变器的开关频率、滤波电容值、电力晶体管的额定电流和电压等都需要精确计算。此外，软件设计也是关键，包括转差频率控制算法、PWM信号的生成、故障检测逻辑以及模拟量输入处理等。 系统设计分为以下几个模块： - **调速系统整体方案设计**：确定系统的总体架构和工作流程。 - **原器件的选择**：根据系统需求选取合适的电子元件，确保性能和成本的平衡。 - **系统主回路的设计与参数计算**：确定整流和逆变电路的电气参数。 - **单元模块设计**：包括转差频率控制、PWM信号生成、隔离驱动、故障保护和模拟量输入等各个子系统的详细设计。 - **软件设计**：编写控制程序，包括主程序和子程序，以实现对电机的实时控制。 这个设计涉及了单片机技术、电力电子、自动控制等多个领域的知识，是一个综合性的工程实践项目，对于理解和掌握电机控制系统的构建具有很高的参考价值。