基于单片机的交流调压器设计

基于单片机的交流调压器设计摘要：本文在研究了目前国内外调压电源的基础上，提出了一种基于单片机的交流调压器系统。系统采用单片机Dspic30f6014a作为主控制芯片，设计了基于Dspic30f关键词：单片机交流调压模糊PID引言目前，我国某些地区的电网供电质量比较差，电网电压波动范围较大[1]。调节电网电压对敏感性负载的正常运行是很重要的。市场上占主导地位的交流调压器产品一般采用相控交流/交流变换器加隔离升压变压器结构[2]。由于采用了各周期相控技术，其调节速度低，控制方法单一，调压精度低，谐波高。从国内外的研究现状来看，交流斩波调压控制技术是一种新型高性能交流调压技术[3]。本文以单片机作为核心控制器件，用软件编程的方法来产生SCR的驱动信号，并通过检测电压、电流的过零点检测电路的信号，达到输出稳定电压的目的。1硬件部分系统结构框图。UI是主回路电源，QF1是主回路断路器，FU是熔断器，FK、GND均是外部反馈端子，QF2是额定电流且其额定值在1A以内，K1是手/自动转换开关，W1是手动给定电位器，使用DC0～10V或DC4～20mA信号控制时，信号由C1和M输入，通过正确设置拨码开关，转换后的DC0～5V信号从VO输出，将K1置自动状态，即VG与VO短接，KA1是输出允许控制开关，KA2是故障复位按钮。在调压器出现过热、过流等故障时，输出截止，相应指示灯闪烁，同时报警继电器触点闭合。当调压器故障解除后，按下KA2（闭合）即可复位调压器，并重新起动。2硬件部分系统的硬件结构如图2所示。触发电路使用APA3311继电器输出，配合电压、电流过零点检测电路，在单片机的控制下产生PWM脉宽调制信号从而触发晶闸管的开关[4][5]。3软件部分系统使用C语言编程[6]。主程序完成系统初始化、键盘扫描及反馈显示等功能。控制系统的主程序流程图如图3所示。4仿真结果与总结为了验证系统的性能，设计了仿真模型。电源输入电压一般为220V，假设输出电压为110V，主回路输出电压的波形如图4所示，其占空比D=0.5。当设定输出电压为200V时，输出电压的波形如图5所示，此时的占空比D=0.8。通过仿真实验得知：模糊PID控制器的动态响应速度快，系统的超调量相对较小，对电网谐波的抑制能力强。仿真实验结果证明本文所设计的交流调压器的可行性和优越性。参考文献[1]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2000.[2]洪峰,孙刚,王慧贞,Buck型AC/AC直接变换器[J].电工技术学报,2007,3.73-76[3]L.RAHMANI,F.KRIM,M.S.KHANNICHEandA.BOUAFIA.ControlforPWMACchopperfeedingnonlinearloads[J].INT.J.ELECTRONICS,V0L.91,N0.3,MARCH,2004[4]苏晓宇,陈伯定,丁海艳,张向阳,基于的斩控式交流调压器的设计[J]2009,1.89-91[5]Ki-YongNam,Woo-TaikLee,Choon-ManLee,Jung-PyoHong,“ReducingtorquerippleofbrushlessDCmotorbyvaryinginputvoltage”[J],IEEETrans.Magnetics,2006.vol.421307-1310[6]