毕业论文 -高炉卷扬机变频调速系统的设计

本世纪70年代以后，电气传动各相关领域学科相继取得了巨大的突破，交流调速的控制方式发展因之突飞猛进，采用交流调速的场合正愈来愈多。最初的变频调速是采用恒压频比控制方式，它根据异步电机简化等效电路确定的电压V和频率F的比值进行变频调速，电压是指基波的有效值.后来增加了电流环，称它为转差频率控制，改善了性能并且己经实用化。但是系统只是从稳态公式推导出的平均值控制，完全不考虑过渡过程，因此系统的稳定性、启动及低速时的转矩动态响应存在难以克服的不足。为了提高低频时电动机产生的转矩不足，通常采用提升电压以及随负载变化补偿定子绕组电压降的办法，用以增加变频调速的调速范围。变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频可以调速这个概念，可以说是交流电动机“与生俱来”的。同步电动机不消说，即使是异步电动机，其转速也是取决于同步转速(即旋转磁场的转速)的：s——电动机的转差率s=(n₁-n/)=△n/n₁而同步转速则主要取决于频率由式(1-1)与式(1-2)可知变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：由上式可知，在电动机磁极对数不变的情况下，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。由上面的公式可以看出，改变电源的供电频率可以改变电机的转速。在对异步电机调速时，希望电机的主磁通保持额定值不变。任何电动机的电磁转矩都是磁通和电流相互作用的结果，主磁通小了，铁心利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩小，电动机的负载能力下降；主磁通大了，会使电动机的磁路饱和，并导致励磁电流畸变，励磁电流过大，严重时会使绕组过热损坏电机。主磁通是由励磁电流产生的，两者之间的关系是由磁化特性决定的。由电机理论知道，三相异步电机定子每相电动势的有效值为E₁=4.44fn₁φ。·其中E1为气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值(V),fi为定子频率(Hz),n₁为定子每相绕组匝数，①m为极磁通里(Wb)。由上式可见主磁通中.是由E1和f。共同决定的，如果保持E1和f;之比不变，就可以保持主磁通不SPWM间接变压变频装置先将工频交流电通过整流器变成直流电，再经过逆变器将直流电变换成可控频率和幅值的交流电，故又称为交一直一交变压变频装置。其系统原理框图如图2-3所示在这类装置中，用不控器件整流，而逆变部分用SPWM变频器调压调频一次完成，整流器无需控制，简化了电路结构；而且由于以全波整流代替了相控整流，所以提高了输入端的功率因数，减小了谐波对电网的影响。此外，因输出波形由方波改进为SPWM波，减少了谐波，从而解决了电动机在低频区的转矩脉动问题，也降低了电动机的谐波损耗和噪声。调压调频流SPWM逆变器输出谐波减少的程度取决于逆变器件的开关频率，而开关频率则受器件开关时间的限制。采用MOSFET时，开关频率可高达10kHz以上，其输出电流已非常逼近正弦波。所以，这种装置己成为当前最有发展前途的一种装置形式。1.4变频调速技术的意义在电力拖动领域，解决好电动机的无级调速问匆具有十分重要的意义。例如：(1)可以大大提高工农业生产设备的加工精度、工艺永平以及工作效率等，从而提高产品的质量和数量；(2)采用变频调速后，系统可靠性提高了，维护减小了，从而减轻了工人的劳动强度，提高了经济效益；(3)对干风机和泵类负载，如果用变频调速后，节电率第2章设计方案的确定2.1高炉卷扬机的工作流程2.1.1高炉卷扬机的结构特点料车式上料机料车式上料机结构紧凑，占地面积小，对于中小高炉，有足够的上料能力，能实现自动控制，并且运转可靠。料车上料机运动示意图见图所示。料车式上料机的结构特点主要有两点：(1)工作过程中，两个料车交替上料，当装满炉料的料车上升时，空料车下行，空车重且相当于一个平衡锤，平衡了重料车的车箱自重。这样，当上行或下行二个料车用一个卷扬机拖动时，不但节省了拖动电机功率，而且；电机运转时，总有一个重料车上行，没有空行程。从而.使得电动机总是处于电动状态运行，免去了电动机处于发电运行状态所带来的种种问题。料车机械传动系统示意图如图2-1所示。(2)如图所示，在斜桥顶端主轨道两侧，装有上升的辅助导轨。料车的两对前后轮不同，后轮的轮缘两侧设有内外两个踏面。当料车行到斜桥顶端时，前轮继续沿主轨下降，后轮则靠外踏面上升的辅助导轨抬起，整个料车以前轮为中心倾动，将料倒人受料漏斗中。料车的运动由卷扬机通过钢绳(缆)传动。当卷扬机反转时，空料车依靠自重返回，另一个重料车上行。这套自动卸料的动作，是完全依靠机械的方式完成的。料车卷扬机斜车上料机的拖动设备，根据料车运动的工作过程，其工作特点是：(1)能够频繁起动、制动、停车、反向，转递平稳，过渡(2)能按照一定的速度图运行；线速度可达3.8m/s;(4)系统工作可靠。在进人曲轨及离开料坑时不能有高速。2.2电动机的选择技术参数为：料车载重量最大75t,额定5t,卷筒直径1200mm,减速机的传动比为10.55,行程78m,a1=65°,a料车在斜桥上的运动分为起动、加速、稳定运行、减速、倾翻和制动六个阶段，在整个过程中包括两次加和两次减速。卷扬机的负载机械特性及电动机运行状态分析：料车卷扬机负载是典型的摩擦性负载。2.运行状态及电机的选择在上述实例中，料车在料坑段起动时，负载最大，以a1=65°,α2=50°计算当右小车带载从斜桥底部提升时，钢绳拉这时左小车空载从斜桥顶部下放，钢绳拉力为：卷筒静力矩为：折算到卷扬电动机轴上的负载转矩：当右小车带载上升时，电动机的电磁转矩要克服负载转矩才能提升，起动时还要克服一定的静摩擦力矩。电动机的电磁转矩的方向与旋转方向相同。故电动机处于电动状态，工作于第一象限。当左小车带载上升时，电动机的电磁转矩仍要克服同样的负载转矩，电动机的电磁转矩的方向与旋转的方向相同，只不过电机的方向反了，所以电动机处于反向电动状态，工作子第三象限。如2-2图，斜桥上小车以一定的速度运行时牵引钢绳的张力为：在这种情况下，所需功率则为：图2-2小车受力分析图式中：P—电动机的效率(KW);W—负载重力(N);v—负载移动速度(m/s);u—摩擦系数，本设计中为0.1;η—效率，本设计中为0.9。由速度图知，电动机的工作周期：实际负载功率：实际负载持续率为：折算后负载功率为：所以，初选电动机YZR或YZ型，Pv=220KW。又因为，电动机转速：式中：λ—减速比，本设计中为10.55;D—转筒直径(m)·综上，电动机选用一台YZR₂-400L₁-10型校验知：β=3.02>2,过载能力符合要求。2.3方案的选定变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。静止式变频器从变换环节分为两大类：交-直-交变频器和交-交变频器。交-交型变频器：它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电(转换前后的相数相同),又称直接式变频器。由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的交-直-交型变频器：交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再直流变换成频率电压可调的交流，又称间接变频器，交-直-交变频器是目前广泛应用的通用变频器。它根据直流部分电流、电压的不同形式，又可分为电压型和电流型两种：电流型变频器电流型变频器的特点是中间直流环节采用大电感器作为储能环节来缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压波形接近正弦波，由于该直流环节内阻较大，故称电流源型变频器。电压型变频器电压型变频器的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容器作为储能环节来缓冲无功功率，直流环节电压比较平稳，直流环节内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器。由于电压型变频器是作为电压源向交流电动机提供交流电功率，所以其主要优点是运行几乎不受负载的功率因数或换流的影响，它主要适用于中、小容量的交流传动系统。与之相比，电流型变频器施加于负载上的电流值稳定不变，其特性类似于电流源，它主要应用在大容量的电机传动系统以及大容量风机、泵类节能调速中。而交-直-交型变频器是目前广泛应用的通用变频器，所以本次设计中选用此种间接变频器，在交-直-交变频器的设计中，虽然电流型变频器可以弥补电压型变频器在再生制动时必须加入附加电阻的缺点，并有着无须附加任何设备即可以实现负载的四象限运行的优点，但是考虑到电压型变频器的通用性及其优点，在本次设计中采用电压型变频第3章系统的硬件设计图3-1系统框图滤滤变频调速实际上是向交流异步电动机提供一个频率可控的电源。能实现这个功能的装置称为变频器。变频器由两部分组成：主电路和控制电路，其中主电路通常采用交-直-交方式，率可调的交流电(逆变)见图3-2。8A1.整流部分采用VD1～VD6组成三相整流桥，将供电电源的三相交流整流成直流。滤波电容器及其功能(1)滤平全波整流后的电压纹波；(2)当负载变化时，使直流电压保持平稳。3.限流电阻RL与开关Sr当变频器刚合上电源的瞬间，滤波电容器CF的充电电流是很大的。过大的冲击电流将可能使主相整流桥的二极管损坏。主相整流桥的二极管损坏。为了保护整流桥，在变频器刚接通电源后的一段时间里，电路内串入限流电阻RL,其作用是将电容器Cr的充电电流限制在允许的范围内。开关SL的功能是：当CF充电到一定程度时，令其接通，4.电源指示HrH₁表示电源是否接通，或者在变频器切断电源后，表示滤波电容器CF上的电荷是否已经释放完毕。3.2.2逆变部分由G1～G6组成逆变桥，把VD1～VD6整流后的直流电，再“逆变”成频率可调的交流电。这就是所谓的变频。续流二极管主要功能有：(1)当频率下降、电动机处于再生制动状态时，再生电流将通过VD7～VD12返回直流电路。(2)G1～G6进行逆变的基本工作过程是，同一桥臂的两个逆变管，处于不停地交替导通和截止的状态。在这交替导通和截止的换相过程中，也不时地需要VD7～VD12提供通路。3.2.3制动电阻和制动单元1.制动电阻R在停车或减速过程中，电机将机械能要反馈到直流电路中，直流电压不断上升，因此，必须将回馈到直流电路的能量消耗掉，使Up保持在允许范围内。制动电阻Rg就是用来消耗这部分能量的。2.制动单元VB制动单元VB由三极管构成。其功能是为放电电流流经Rg提供通路。3.3主电路各元件参数计算1.整流二极管选用原则(1)最大反向电压，式中：Upm—为电源线电压幅值所以，选用Urm=1200V(2)最大整流电流：因为二极管的电流有效值为：式中：Im—为电动机最大负载电流峰值，一般取电动机额定电流的5~6倍。所以，二极管额定电流为：考虑裕量：综上，整流二极管选用：德国西门康的2.逆变器件的一般选用原则(1)截止状态下的击穿电压：所以，选用UcEx=1200V(2)集电极最大电流所以，选用Icm=1000A式中：UpmAx—为输出电压的最大值(V);IpMAx—为输出电流的最大值(A)。3.续流器件的一般选用原则选择原则和整流二极管的相同，所以续流二极管选用：德国西门康的SKKE400/12E1200V/825A4.滤波电容选择当没有滤波电容时，三相整流输出平均直流电压为：加上滤波电容后：考虑价格和体积，选用两个2200uF/400V电容串联，总耐压800V,电容量1100uF。5.制动部分(1)制动电阻由于电动机和负载的飞轮力矩难以得到，制动电阻Rg常采用粗略算法：可根据实际调整，Up考虑实际的电压波动10%。所以：制动电阻容量：式中:rg—制动电阻容量的修正系数，本设计中为3.5所以：综上，选用制动电阻为64KW/2.7Ω3.4数字测速电路在位置与速度控制系统中，为了检测位置或电动机的速度，经常采用的检测装置为光电编码器。它的可靠性与精度直接决定了控制系统的可靠性与控制精度。增量式光电码盘是光电编码器的重要组成部分，如图3.5所示。图3-3光电码盘结构原理3.4.1速度检测电路原理及结构增量式光电码盘的圆盘上刻有一周均匀的窄缝，这些窄缝的节距是相等的。还有两组节距与其相同的控制窄缝群，其位置与圆盘上的窄缝错开1/4节距。当圆盘连接在被测轴上，被测轴转动时，这两组检测窄缝群是静止的，两个光电变换器产生了相位相差90°的两个近似正弦波的信号(PGA,PGB)。当被测轴正向转动时PGA超前PGB90°,当被测轴反向转动，PGA滞后PGB90°,能判断出被测轴正向还是反向转动的两组相位相差90°的近似正弦信号尚需进行处理，才能得以应用。3.4.2数字测速硬件电路PGA、PGB信号的处理图5-5电路的主要用途是把光电码盘输入的和电平转换。它由脉冲隔离变压器、放大整形运算放大器及电平转换门电路组成。对信号进行隔离、放大、整形。图5-5电路处理后，输出的两路信号A、B即为整形后的前、后沿都符合要求的脉冲信号。由于光电码盘采用交流电压为100V的电压供电，输出信号幅值为12V,所以电路中设置一个隔离变压器，其二次侧输出电压幅值为±5V。由于受线路传输及隔离变压器的影响使信号的上升沿和下跳沿波形变坏，经放大器放大整形后，输出上升沿、下降沿都十分理想的±5V脉冲。PGA、PGB两路信号输入后，由输出端A、B输出。A和B为同幅度、同脉宽的脉冲，编码器正转时A超前B90度，反转时B超前A90度。3.5电流信号检测电路3.5.1产生过电流原因1.过流原因主要5个方面(1)电动机出现“卡住”现象，引起电动机电流的突然增加。(2)逆变装置的输出侧短路，或电动机内部发生短路等。(3)装置本身工作不正常，如逆变桥中同一桥臂的逆变器件在不断交替导通的过程中出现异常。(4)当负载的惯性较大，而升速时间又较短时，将产生过电流。这是因为在升速过程中，逆变器的工作频率上升太快，电动机的同步转速no迅速上升，而电动机转子的转速n,则因负载惯性较大而跟不上去，导致升速电流太大。(5)当负载的惯性较大时，而降速时间太短时，也会引起过电流。因为，降速时间太短，同步转速迅速下降，而电动机转子因负载的惯性大，仍维持较高的转速，大于同步转速使而产生过电流。在过流保护电路中，过电流的检测采用霍尔电流传感器LT3097S7或LT3097S7/SP1模块，使保护电路响应速度快，在微秒级的时间内能有效地切断电路，保护逆变桥中的mosfet不受损坏。LT309S7电流传感器1.工作原理和特点该传感器采用磁平衡霍尔电压检测原理工作，原边电流产生的磁通量与霍尔电压经放大产生的副边电流通过副边线圈所产生的磁通量相平衡，副边电流便能精确地反映原边电流。P-+P-该传感器具有出色的精度、良好的线性度、低温漂、最值反应时间和宽频带，无插入损耗、干扰性能强、有电流过载能力。应用霍尔效应的闭环电流传感器，原边与副边之间高度绝3.6保护电路的设计由于系统可能会出现诸如过流、过压、欠压、泵升电压等的故障，都会造成器件损坏。下面分析介绍过流过压欠压保护保护电路中采用的霍尔电流传感器串联在整流环节与逆变环节之间，用于检测直流电流，检测得到的信号与设定的基准值比较，可以判断出是否有过流现象发生。在该电路设计中，我们采用了LM358双运算放大电路作为比较电路。LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用。o图3-5过电流保护电路首先，利用LM358中的一个电压比较器组成电流保护电路。来自电流传感器的电流信号经R10、D2、R11至工作电源的零点，则电阻R3上的分压加到电压比较器LM358的同相输入端1,R8、RW2、R9为给定基准电压的环节，图中电位器RW2下半部分和电阻R10上的分压即为基准电压，经过电阻RG1,加到电压比较器的反相输入端2。主电路工作时，若电压比较器的同相输入端的电压值小于反相输入端的电压值，输出端6为低电平，则实验单元工作正常。反之，当电压比较器的同相输入端的电压值人于反相输入端的电压值时，电压比较器翻转，输出端6为高电平。这个高电平信号经过二极管送至驱动电路，使六路SPWM信号截止。同时，高电平信号也送至继电操作电路，使主电路的三相交流输入电源断开，切断土电路的供电。在电路调试中，我们可以通过调节电位器W。,可整定过流保护电路基准电压的大小，从而改变过电流的大3.6.2过电压、欠电压保护过电压、欠电压保护采用LEM公司的霍尔电压传感器LV100模块。LV100型电压传感器的工作原理和特点该传感器采用磁平衡霍尔电压检测原理工作，原边电压通过电阻转换为原边电流，原边电流产生的磁平衡量与相平衡，副边电流便能精确地反映原边电压。该传感器具有出色的精度、良好的线性度、低温漂、最值反应时间和宽频带，无插入损耗、干扰性能强、有电流过载能力。应用霍尔效应的闭环电压传感器，原边与副边之间高度绝..M电路中使用的霍尔电压传感器并联在直流电压两端，用于检测直流电压检测得到的信号与设定的基准值比较，可以判断心心出是否有过流现象发生。同样，对于过压、欠压保护环节来说，可以利用LM358中的另一个电压比较器，其保护原理及下作过程与过流保护环节相同。电路也基本相同，只是具体参数不同而已。3.6.3泵升电压保护Ua为电力电容Cr两端的电压，电压比较电路直接检测该电压，当被测值超过设定允许值时，电压比较器输出为低电平，输出端接近0V;经广电隔离后使VB导通，电力电容Cr的电荷经电阻RB释放，使电压降低。反之，当设定值低于设定允许值时，电压比较器翻转回原先状态，见图3-2输出端为高电平后关断VB(见图3-2)。限流晶闸管SL的控制触发电路如下面的图：IMM%KM!叫Kss雕题MM古图3-7限流晶闸管SL的控制触发电路当输入滤波电容上的电压高到一定值时，UA输出变低，UB输出变高，再延时一段时间(1～2S),等待输入电压和滤波电容上的电压之差消除后，UC输出高电平，控制晶体管T导通，脉冲变压器BM的初级有电流流过，次级输出触发脉冲，经D1后触发可控硅。为了防止可控硅误触发，提高系统的可靠性，在脉冲变压器BM的次级并联一个电阻R和电容C,以降低触发回路的阻抗，减少干扰信号的影响，D1、D2用于保护可控硅，D3用于保护晶体管T。之所以采用晶闸管开关，其优点如下：(2)没有触点开关所产生的噪声(4)适用于易燃多粉尘场合(5)比继电器开关更可靠、寿命长。第4章控制系统软件设计4.1控制回路设计控制回路是为变频器的主电路提供通断信号的电路，其主要任务是完成对逆变器开关元件的开关控制。控制方式有模拟控制和数字控制两种，本设计中采用的是以微处理器为核心的全数字控制，优点是它采用简单的硬件电路，主要依靠软件来完成各种控制功能，以充分发挥微处理器计算能力和软件控制灵活性高的特点来完成许多模拟量难以实现的功能。软件流程图见附录2。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/0)口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗(WDT)电路，片内时钟振荡器。4.1.2TLC2543的使用方法1控制字的格式控制字为从DATAINPUT端串行输入的8位数据，它规定了TLC2543要转换的模拟量通道、转换后的输出数据长度、输出数据的格式。其中高4位(D7～D4)决定通道号，对于0通道至10通道，该4位分别为0000～1010H,当为1011～1101时，用于对TLC2543的自检，分别测试(VREP++VREF-)/2、VREF一、VREP+的值，当为1110低4位决定输出数据长度及格式，其中D3、D2决定输出数据长度，01表示输出数据长度为8位，11表示输出数据长度为16位，其他为12位。D1决定输出数据是高位先送出，还是低位先送出，为0表示高位先送出。D0决定输出数据是单极性(二进制)还是双极性(2的补码),若为单极性，该位为0,反之为1。2转换过程上电后，片选CS必须从高到低，才能开始一次此时EOC为高，输入数据寄存器被置为0,输出数据寄存器的内容是随机的。DATAINPUT使能，DATAOUT脱离高阻状态。12个时钟信号从I/OCLOCK端依次加入，随着时钟信号的加入，控制字从DATAINPUT一位一位地在时钟信号的上升沿时被送入TLC2543(高位先送入),同时上一周期转换的A/D数据，即输出数据寄存器中的数据从DATAOUT一位一位地移出。TLC2543收到第4个时钟信号后，通道号也已收到，此时TLC2543开始对选定通道的模拟量进行采样，并保持到第12个时钟的下降沿。在第12个时钟下降沿，EOC变低，开始对本次采样的模拟量进行A/D转换，转换时间约需10μs,转换完成后EOC变高，转换的数据在输出数据寄存器中，待下一个工作周期输出。此后，可以进行新的工作周期。3TLC2543与单片机的接口和采集程序目前使用的51系列单片机没有SPI接口，为了与TLC2543接口，可以用软件功能来实现SPI的功能。4.1.3MOSFET驱动电路属氧化物半导体),FET(FieldEffectTransistor场效应晶体管),即以金属层(M)的栅极隔着氧化层(O)利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应晶体管。功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型，但通常主要指绝缘栅型中的MOS型(MetalOxideSemiconductorFET),简称功率MOSFET(PowerMOSFET)。结型功率场效应晶体管一特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR,但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。IR2110的工作原理IR2110内部功能由三部分组成：逻辑输入；电平平移及输出保护。如上所述IR2110的特点，可以为装置的设计带来许多方便。尤其是高端悬浮自举电源的设计，可以大大减少驱动电源的数目，即一组电源即可实现对上下端的控制。高端侧悬浮驱动的自举原理：IR2110驱动半桥的电路，其中C1,VD1分别为自举电容和自举二极管，C2为VCC的滤波电容。假定在S1关断期间C1已经充到足够的电压(VC1VCC)。当HIN为之间，C1通过VM1,Rg1和栅极和源极形成回路放电，这时C1就相当于一个电压源，从而使S1导通。由于LIN与HIN是一对这时聚集在S2栅极和源极的电荷在芯片内部通过Rg2迅速对地放电，由于死区时间影响使S2在S1开通之前迅速关断。栅极和源极的电荷在芯片内部通过Rg1迅速放电使S1关断。经经过Rg2和S2的栅极和源极形成回路，使S2开通。在此同时VCC经自举二极管，C1和S2形成回路，对C1进行充电，迅速为C1补充能量，如此循环反复。电路图如下1.SA4828的特点全数字控制，兼容Intel等多系列单片机，输入调制波频率范围0～4kHz,16位调速分辩率，载波频率最高可达24kHz,内部ROM固化3种可选波形，最小脉宽和延时时间可调，可单独调整各相输出以适应不平衡负载，具备看门狗定时器功能2.SA4828引脚功能各引脚的功能说明如下：(1)输入类管脚说明AD0～AD7:8位地址与数据复用总线。SETTRIP:通过该引脚，可以快速关断全部SPWM信号输出，高电平有效。 RESET:复位端，低电平有效。CLK:时钟信号输入端。MUX:总线选择端。当MUX为高电平时，使用地址和数据共用的总线，这时，地址/数据管脚RS不用；当MUX为低电平时，使用地址和数据分开的总线，这时，地址锁存器ALE接低电平，RS引脚要与一条地址线相连，来区分输入的字节是地址(低电平),还是数据(高电平),通常先地址后数 CS:片选输入，该控制线可使SA8282与其他外围接口芯片共享同一组总线，低电平有效。 WR、RD:Intel(Motorola)总线控制write、readALE:地址锁存允许。VDD:供电电源正端(+5V)。Vss:供电电源负端(0V)。(2)输出类管脚说明RPHB、YPHB、BPHB:这些引脚通过驱动电路控制逆变桥的R、Y、B相的下臂开关管。RPHT、YPHT、BPHT:这些引脚通过驱动电路控制逆变桥的R、Y、B相的上臂开关管。以上引脚都是标准TTL输出，每一个输出都有12mA的驱动能力，可以直接驱动光耦。 TRIP:输出封锁状态指示，低电平表示禁止输出。ZPPR:零相位脉冲输出端。Wss:波形采样同步端口。RS:寄存器选择端。SA4828为28引脚的DIP或SOIC封装的控制芯片，内部具有总线控制及译码电路，有多种寄存器和相控逻辑电路。外部时钟输入经分频器分成设定的频率，并生成三角形载波，三角载波与所选定的片内三种调制波形进行比较，自动生成SPWM输出脉冲，然后通过脉冲删除电路删除窄脉冲(如图因为这种脉冲不起任何作用，只会增加开关管的损耗。通过脉冲延迟电路生成死区，从而保证桥上的管子不会在状态转换期间导通短路。看门狗定时器用来防止程序跑飞，当条件满足时快速封锁输出。SA4828的设置是通过单片机接口将数据送入SA4828芯片内的两个寄存器(初始化寄存器和控制寄存器)来实现的。初始化寄存器用于设定与交流电动机有关的基本参数，这些参数要在PWM输出端允许输出前设定，系统工作以后不允许改变。以实现实时对交流电动机的速度进RRπAyWNI1ACT9阵ANN335H孔B9名MM阻陷阻P陈PIBBDKDNN臣R(1图NE8ND认认以X3M34照038参数的设定是通过8个暂存器R,、R、R₂、R₃、R₄、R₃、R₄、R₅来传送的。其中R₄和Rs是两个虚拟的寄存器，实际上并不存在。初始化参数要先写入R₀~R,然后通过对R₄的写操作将参数送入初始化寄存器，再将控制参数写入R～Rs,并通过对Rs的写操作将参数送入控制寄存器。SA4828各控制寄存器000000010010001101000101111011114.3软件设计的基本要求主要程序为闭环主程序、SPWM中断处理子程序和5ms定时中断子程序.主程序分为初始化、参数修改、刷新SPWM给定值等几个模块；SPWM中断处理子程序中先根据人口参数计算三相脉宽.然后进三相脉宽值到三个输出比较器准备下一次中断；5ms中断子程序则根据当前转速给定与转速反馈值计算出新的SPWM给定值及转向，以供CPU输出对应的4.3.1主程序设计由60f(1-s)可算出调制波频率范围为0～50Hz,时钟频率为波频率为5kHz,实际脉冲删除时间为12μs,死区延迟时间为6μs,系统采用高效波形，不使用看门狗功能。我们采用Intel公司的8051单片机，对SA4828进行设置，进而实现对三相交流电动机进行调速控制。SA4828初始化程序设计：为了显示调试波频率，必须测量ZPPR引脚的输出脉冲周期，其周期的倒数就是调制波频率。测量ZPPR输出脉冲周期的方法是：利用ZPPR输出脉冲的下降沿触发INTO中断，这时计算两个ZPPR输出脉冲下降沿的时间间隔。时间间隔可用定时器TO求得(初始值为00H)。但是因为调制波的频率较低，周期比较长。可能会出现周期大于16位的TO所能定时的最长时间。因此，还要利用定时器TO的溢出中断。在T0每次中断时，给一个指示器加1,加1的结果存入RAM某个单元中，所以，本程序要用两个中断，具体程序见附录1。结论速的控制方法，以SA4228及驱动芯片IR2110为核心硬件，开发了一个教为新颖的大功率变频调速系统一高炉上料主卷扬系统，其结构简单，调试方便，运行可靠，故障率低，综合起来具有以下明显的优点：(1)电动机起动电流减小，减小了机械冲击，延长了转动系统的使用寿命；(2)电动机起动和停车前，低速平稳运行，冲击很小，大大减少了料车事故的发生次数；(3)该系统由单片机控制，能自动判别变频器的工作状态，(4)AT89S51,SA4828,IR2110使系统反应速度快，可靠性高，抗干扰能力强，驱动功率大，调频性能好，装置体积小；(5)消除了电磁接触器产生的噪音，改善了生产环境致谢在这里，我要向我的指导教师吴延华老师致以深深的敬意和衷心的感谢。每当我遇到问题和困难，吴老师都给于我耐心的指导和深刻的启示，使我的设计得以顺利进行。更重要的是，指导教师渊博的学识、丰富的经验、敏锐的洞察力、不断创新的精神以及严谨治学的学者风范将使我终身受益。从吴老师那里，我收获的不仅仅是理论知识，更是一种健康、自信的生活态度，对于我今后的工作、生活意义深远。同时，向指导过我设计的老师，表示最诚挚的谢意，同样感谢他们对我的帮助与支持!最后，向所有评阅论文的老师、专家、教授们一并致以诚挚的谢意，感谢他们脱开繁忙的事务，为我审阅论文。谢谢!参考文献1.蒲静涛，曲永印，谢树林，丁树林，王可君，陶成铭.变频调速版).2001年06期2.许艳.变频调速在高炉上料卷扬系统改造中的应用.机电工程技术.2002年04期3.解中秀.一种新型SPWM逆变器.东北电力学院学报.1995年4.孙守信，王聪，胡家运.全数字控制IGBT-SPWM变频器的研究.电工技术学报.1994年04期5.张雅杰.河北工业大学.SPWM三相变频实验单元的研制.电工理论与新技术.1998.06:68~806.吴守箴等.电气传动的脉宽调制控制技术.机械工业出版社.1998:125~15014.KuoBC.DigitalControl17.吴安顺，最新实用交流调速系统，机械工业出版社，1998年18.王兆安黄俊.电力电子技术.北京：机械工业出版社，2000.19李朝青.单片机原理及接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，触发外中断;脉冲下降沿在定时。方式1断中断;开外中断;开定时中JA1:INC10H;TO溢出次数加1MOVPSW,#10H;使用第三工作区MOVA,11H;检查除数是否为0JZABC;是0,则退出MOVR2,#0OH;输入被除数MOVR3,#00H;MOVR6,10H;输入除数LCALLNDIV;调用双字节除法调用频率正数部分余数乘100LCALLQMUL;调用双字节乘法MOVR2,0CH;将积作为被除数LCALLNDIV;调用双字节除法MOV13H,R5;调用频率小数部分AY:MOVA,12H;调用频率正数部分ANLA,#OFH;转换为BCD码MOV71H,A;存入显示区本部分也采用中断方式来测速，通过计算光电编码器的脉冲个数来实现测速。SETBIT0;边沿触发SETBEX0;开外部中断0 INTO中断子程序：CJNEA,#10H,LW;B是上升沿还是下降沿ANLA,#80HCJNEA,#00H,XJA;A是下降沿ANLA,#04HMOV75H,#0OH;正向显示MOV75H,#10H;反向显示CJNEA,#00H,XJB;B是下降沿调速子程序调制波频率控制字：=65535*fpowER/61=1074*fpowER送入控制寄存器。正转子程序：反转子程序：