智能化全數(shù)字式專用變頻器的設(shè)計(jì)原理

　?、壅?反轉(zhuǎn)選擇

　　三相PWM輸出的相位決定于R2中的F/R選擇位：

　　F/R=0正轉(zhuǎn)相序?yàn)榧t不篇怖跡

　　F/R=1反轉(zhuǎn)相序?yàn)樘m不篇埠臁

　　在正反轉(zhuǎn)切換時(shí)，輸出波形仍保持連續(xù)。

　　④輸出禁止選擇

　　當(dāng)R2中的輸出禁止位（INH）有效（為1）時(shí)，所有的PWM輸出變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)，而芯片內(nèi)部其他操作并不受影響。該位被釋放后所有的輸出立即恢復(fù)原狀。

　　需要注意的是，輸出禁止電路在脈沖刪除和脈寬延遲電路之后，因此在輸出禁止的初期有可能產(chǎn)生一些過窄的脈沖。

　　3.4SA4828芯片編程實(shí)例

　　本例的變頻器采用12.288MHz時(shí)鐘。初始化寄存器設(shè)計(jì)的具體參數(shù)如下：

　　載波頻率3kHz

　　電源頻率15Hz

　　脈沖取消時(shí)間10μs

　　脈寬延遲時(shí)間5μs

　　電源波形抑制了三次諧波的波形

　　幅值控制三相幅值對稱

　?。?）初始化寄存器編程實(shí)例

　　①設(shè)定載波頻率由fc=得2n==8

　　則n=3R0中的CFS字為011H

　?、谠O(shè)定輸出電源頻率范圍由fr=2m得2m==2

　　則m=1，R0中的FRS字為001H。

　?、墼O(shè)定脈寬延遲時(shí)間由Tpdy==5μs

　　可得x=64－ (Tpdy×fc×512)=56.32

　　取整數(shù)56，則R2中的6位PDY字為111000H

　?、茉O(shè)定脈沖取消時(shí)間

　　由于實(shí)際輸出PWM脈沖的最小脈寬為TpdtTpdy,所以在設(shè)定最小脈沖取消時(shí)間時(shí),應(yīng)加上脈寬延遲時(shí)間。

　　因此在本例中實(shí)際最小脈沖寬度應(yīng)為10μs＋5μs=15μs由Tpdt=

　　可得y=128－ (Tpdt×fc×512)

　　=128－(15.2×10－6×3×103×512)

　　≈104.65

　　取整數(shù)104,則R1中的PDT值為01101000H

　?、菰O(shè)定波形選擇,幅值控制等

　　選 擇輸出波形為基波加三次諧波，故WS1=0，WS0=1，無用戶輸出選擇，故OPT1=0， OPTO=0。設(shè)定幅值控制位AC=0，選擇三相平衡幅值控制方式，正常工作時(shí)計(jì)數(shù)器復(fù)位和軟件復(fù)位均無效，故 CR=RST=0。所以R3中的二進(jìn)制代碼為00000001。綜上所述，初始化寄存器中：

　　R0=0010001123H

　　R1=0110100068H

　　R2=0011100038H

　　R3=0000000101H

　　（2）控制寄存器編程實(shí)例

　　根 據(jù)治療儀控制的具體要求，變頻器輸出頻率最高不超過10Hz，相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為280r/min。由于輸出頻率需要隨時(shí)調(diào)整，利用80C196KC單片機(jī)的 模擬量輸入通道CH0，輸入經(jīng)5.1kΩ電阻和10kΩ電位器將＋5V電源電壓分壓后提供的電壓信號。80C196KC的模擬量轉(zhuǎn)換為10位精度,給分壓 電位器提供的最高電壓約3.3V左右,采樣碼為680。由于SA4828的輸出電源頻率精度為16位,必須將10位采樣值左移6位,然后將其低位送入臨時(shí) 寄存器R0,高位則送入R1。

　　由于采用VVVF控制，幅值與電源頻率成正比，可得頻率設(shè)定電位器的采樣值，A×15/50，再右移2位后送入臨時(shí)寄存器R3。由于采用三相平衡幅值,R4、R5可以不賦值。

　　輸出禁止無效，故INH=0，正反轉(zhuǎn)F/R是周期性改變的，開始半擺為正轉(zhuǎn)，F(xiàn)/R=0，故R2=0，以后每次要改變方向時(shí)，將R2的D0位取反即可。

　　擺幅控制則可通過一只10kΩ電位器將＋5V電源電壓分壓后送入80C196KC的模擬量輸入通道CH1實(shí)現(xiàn)。

　　4治療儀控制功能的實(shí)現(xiàn)

　　4.1失速控制

　　通過將SA4828的最高調(diào)制頻率設(shè)定為10Hz，其轉(zhuǎn)速為280r/min，稍高于250r/min，留有一定的調(diào)節(jié)余量。

　　4.2擺幅控制

　　當(dāng)電機(jī)以最高轉(zhuǎn)速250r/min旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)1/50減速器后，轉(zhuǎn)速為5r/min=1800°/min=30°/s。100°/(30°/s)=3.33s。200°/(30°/s)=6.67s。若以100ms為控制周期，則全擺幅周期T為：T=67×

　　式中：t為擺幅輸入采樣值；

　　f則為轉(zhuǎn)速輸入采樣值。

　　剛開始的第一次擺動(dòng)應(yīng)從中間開始正轉(zhuǎn)，故T1=T/2。經(jīng)過以上處理，就將位置控制變成了定時(shí)時(shí)間控制，不僅省去了不易調(diào)整的位置開關(guān)，也使轉(zhuǎn)速及擺幅的控 制方便多了。通過兩只電位器就可實(shí)現(xiàn)快速、便捷的控制。停車時(shí)，由操作人員根據(jù)目測，到中心位置時(shí)按下轉(zhuǎn)/停開關(guān)即可準(zhǔn)確停車，且每次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)均從中心位置 開始正轉(zhuǎn)半幅，然后全幅往復(fù)運(yùn)行。由于通過SA4828實(shí)現(xiàn)了0Hz直流制功，即實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確停車，又不會(huì)將電機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的再生能量反饋回直流環(huán)節(jié)的極性 電容，避免了泵升電壓的產(chǎn)生。

　　5結(jié)論

　?。?）用SA4828設(shè)計(jì)的變頻器，接口簡單，功能強(qiáng)，控制精度高，使用方便，能構(gòu)成高性能的變頻調(diào)速系統(tǒng)，SA系列PWM控制器在變頻調(diào)速領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

　?。?）16位單片機(jī)控制提高了系統(tǒng)的智能化，控制速度快，系統(tǒng)性能改變方便，控制、保護(hù)、人機(jī)界面功能強(qiáng)。

　?。?）通過在醫(yī)學(xué)治療儀上的實(shí)際應(yīng)用證明，變頻控制系統(tǒng)工作安全可靠，頻率控制精度及穩(wěn)定度高，輸出諧波含量小，低速運(yùn)行特性好，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，停車準(zhǔn)確、迅速。轉(zhuǎn)速及擺幅調(diào)節(jié)極其方便。作為特殊應(yīng)用的專用變頻器設(shè)計(jì)，具有推廣價(jià)值。