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一種實用數(shù)字變頻控制器的設(shè)計

作者: 時間:2018-08-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201808/387770.htm

變頻的原理是改變IC14的分頻基數(shù)fb。就可改變計數(shù)脈沖頻率,從而改變讀完4 096 個脈沖的時間,達(dá)到了變頻的目的,其關(guān)系是

顯然,變頻器的輸出頻率越高的值越大,而分頻系數(shù)越小。例如,當(dāng)需要輸出fo=50 Hz交流電時,則先求得

為了提高系統(tǒng)的分辨率,可提高系統(tǒng)的振蕩頻率,一般可使fo的頻率分辨率達(dá)到0.5 Hz以下。

調(diào)制度M的方法是:將27512 共分成25共32個區(qū)域,每個區(qū)域包含211個字節(jié),存儲一個具有一定調(diào)制度的全周期SPWM波形。存儲區(qū)一共存儲32個不同M 的SPWM波,并將其按M的大小排列,由IC1的P1.3耀P1.7尋址,輸出頻率及調(diào)制度的選擇由算法決定。

算法原理如圖4所示[2],控制量R 和反饋量Y 之差e,以及誤差變化率一同輸入到模糊控制器進行推理,并對狀態(tài)的走勢進行預(yù)測,從而選擇恰當(dāng)?shù)膄 及M,通過計算機尋址及分頻,輸出一組合適的波形進入下一狀態(tài)的運行。由于IC1內(nèi)的Flash存儲區(qū)只有2 kB,推理方法主要采用相關(guān)法,參數(shù)子集和其變化率子集分別選用4 維和3維,完全滿足一般家電及工業(yè)控制的需要。

3 波形存儲的幾點考慮

3.1 載波頻率的確定

設(shè)定最高輸出交流頻率為60 Hz,可求得輸出周期TO=16.67 ms,則存儲器中每單元的分辨率為駐T=16.67/4 096=4.096 滋s,也就是說,每個存儲單元所代表的脈寬為4 滋s。

設(shè)定載波頻率fPWM=20 kHz,TPWM=1/20 000=50 滋s,則當(dāng)調(diào)制度最大時存儲的載波波形如圖5所示。圖5中TPWM =50 滋s,所占的存儲單元數(shù)為N=TPWM / 駐T=12,同樣可求得Td占一個存儲單元,TON占11 個存儲單元。

3.2 存儲波形的形成

以fo=50 Hz為例,見圖6。由于載波脈沖周期TPWM =50 滋s,而20 ms對應(yīng)360°,所以每個載波周期對應(yīng)的角度為琢PWM=360°×50 滋s/20 ms=0.9°。

而對于消除3、5、7、9、11 次5 個諧波的最佳波形的P1 耀P5點位置經(jīng)計算為[3]:18.167毅、26.633毅、36.867毅、52.9毅、56.683毅,顯然不是園.9毅的整數(shù)倍。因此,量化誤

差將影響Pi 位置的精確度,使整個系統(tǒng)對諧波的消除不能達(dá)到最佳。試驗證明,這種影響可以忽略。

3.3 輸出交流電源的控制

根據(jù)U/f =常數(shù),當(dāng)頻率變低時,相應(yīng)輸出電壓須下降。因此,在35耀60 Hz范圍內(nèi),設(shè)置了32 種針對不同電壓的波形,并用計算機的P1.3耀P1.7直接尋址。另外,考慮到負(fù)載的變化和頻率的變化而影響輸出電壓的波動,軟件設(shè)置上允許同一頻率下可根據(jù)需要選擇不同M 的波形,從而使電壓在一定范圍內(nèi)可以調(diào)整,用來對轉(zhuǎn)矩進行補償,這些工作都由模糊推理來完成。

4 結(jié)語

該變頻控制系統(tǒng)配用三菱IPM模塊PM20CHA060構(gòu)成1.5 kW 微型全數(shù)字三相變頻控制器,并對油泵電機進行拖載實驗,滿足應(yīng)用要求。

1)該系統(tǒng)由于變頻構(gòu)思巧妙,并利用IPM 塊,使電路結(jié)構(gòu)緊湊,控制簡單,適應(yīng)性寬,易于批量生產(chǎn),可用于家庭、工業(yè)控制。

2)由于配有LED 顯示器(4 位)可對環(huán)境條件、設(shè)置條件、運行情況分類進行顯示。

3)為了進一步提高控制精度,簡化硬件電路,可將C2051改換為富士通公司的MB89130A(48腳)8位單片機[4]。由于該片內(nèi)部ROM為32 KB,4 通道8位A/D 轉(zhuǎn)換,5 個內(nèi)部中斷和3 個外部中斷,從而增加變量空間,可降低成本,提高可靠性。


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關(guān)鍵詞: 控制 功率

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