三相正弦波變頻電源設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔傾情為你奉上專心專注專業(yè)專心專注專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔傾情為你奉上專心專注專業(yè)摘要隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，將是電源技術(shù)更加成熟，經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電結(jié)合。變頻電源隨即而出現(xiàn)，變頻電源被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，是變頻調(diào)速的核心所在。變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速，其在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要，已獲得巨大的節(jié)能效果。該次課設(shè)為使用protel設(shè)計(jì)一個(gè)輸出頻率范圍為20100HZ，輸出線電壓有效值為36V，最大負(fù)載電流有效值為3A，負(fù)載為三相對(duì)稱阻性負(fù)載（Y型接法）的三相正弦波變頻電源的課程設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：變頻電源 protel 三相正弦波變頻

2、電源目錄 TOC o 1-3 u 摘要 PAGEREF _Toc h I1三相正弦波變頻電源設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc h 32 三相正弦波變頻電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較 PAGEREF _Toc h 32.1 整流濾波電路方案 PAGEREF _Toc h 32.2 斬波電路方案 PAGEREF _Toc h 22.3 絕緣柵控雙極型晶體管IGBT驅(qū)動(dòng)電路方案 PAGEREF _Toc h 22.4 逆變電路方案 PAGEREF _Toc h 22.5 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路方案 PAGEREF _Toc h 32.6 測(cè)量有效值電路方案 PAGEREF _Toc h 32.7 SPWM（正

3、弦脈寬調(diào)制）波產(chǎn)生方案 PAGEREF _Toc h 42.8 變頻電源基本結(jié)構(gòu)圖 PAGEREF _Toc h 43三相正弦波變頻電源系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc h 54交流電源整流濾波電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h 75斬波和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h 76逆變和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h 97 真有效值轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h 118過(guò)壓保護(hù)與過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h 119單片機(jī)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h 1310電源電路 PAGEREF _Toc h 1411三相正弦波變頻電源軟件設(shè)計(jì)

4、 PAGEREF _Toc h 1411.1SPWM波的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc h 1411.2 ADC0809的控制程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h 1611.3系統(tǒng)主程序流程圖 PAGEREF _Toc h 1612 三相正弦波變頻電路全圖 PAGEREF _Toc h 17參考文獻(xiàn)21三相正弦波變頻電源設(shè)計(jì)1三相正弦波變頻電源設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)三相正弦波變頻電源，輸出頻率范圍為20-100Hz，輸出線電壓有效值為36V，最大負(fù)載電流有效值為3A，負(fù)載為三相對(duì)稱阻性負(fù)載（Y型接法）。三相正弦波變頻電源原理方框圖如圖1-1所示。隔離變壓器整流逆變?nèi)嘭?fù)載控制器220V A

5、C圖1-1 三相正弦波變頻電源原理框圖2 三相正弦波變頻電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較2.1 整流濾波電路方案整流濾波電路可選用兩種方案；1三相半波整流電路。2三相橋式整流電路。比較：1方案整流輸出電壓高，紋波電壓較小且不存在斷續(xù)現(xiàn)象，同時(shí)因電源變壓器在正，負(fù)半周內(nèi)部有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到了充分的利用，效率高，因此選用方案2。濾波電路用于濾波整流輸出電壓中的紋波，采用負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C的方式。2.2 斬波電路方案直流斬波電路可選用兩種方案；1降壓斬波變換電路。2降壓-升壓變換電路。比較：1,2方案均能滿足要求，但方案2的資源利用充分合理，因此選用方案2。2.3 絕緣柵控雙極型晶體管IGBT

6、驅(qū)動(dòng)電路方案絕緣柵控雙極型晶體管IGBT驅(qū)動(dòng)電路：1應(yīng)用脈沖變壓器直接驅(qū)動(dòng)功率IGBT，來(lái)自控制脈沖形成單元的脈沖信號(hào)進(jìn)高頻晶體管進(jìn)行功率放大后加到脈沖變壓器上，有脈沖變壓器隔離耦合，穩(wěn)壓管D限幅后來(lái)驅(qū)動(dòng)IGBT。2有分立元器件構(gòu)成的具有VGS保護(hù)的驅(qū)動(dòng)電路，采用光電耦合電路實(shí)現(xiàn)控制電路與被驅(qū)動(dòng)IGBT柵極的電隔離，并且提供合適的柵極驅(qū)動(dòng)脈沖。3采用IGBT柵極驅(qū)動(dòng)控制通用記成電路EXB系列芯片。比較：1中的不足表現(xiàn)在高頻脈沖變壓器因漏感的存在容易產(chǎn)生振蕩。為了限制振蕩，常常需要增加?xùn)艠O電阻RG,這就影響了柵極驅(qū)動(dòng)脈沖前后沿的陡度，降低了可應(yīng)用的最高頻率。2的不足之處就是采用分立的原件較多，抗

7、干擾能力較差。與前面兩種方案相比較，3采用集成芯片，使系統(tǒng)的可靠性好，切內(nèi)部有保護(hù)電路，是較適合的一種IGBT的驅(qū)動(dòng)方案。2.4 逆變電路方案根據(jù)題目要求，選用三相橋式逆變電路三相橋式逆變電路：1采用電流型三相橋式逆變電路。2采用電壓型三相橋式逆變電路。比較：電流型逆變器適合單機(jī)傳動(dòng)，加，減速頻繁運(yùn)行或需要經(jīng)常反向的場(chǎng)合。電壓型逆變器適合于向多機(jī)供電，不可逆?zhèn)鲃?dòng)或穩(wěn)速系統(tǒng)以及對(duì)快速性要求不高的場(chǎng)合。根據(jù)題目要求，選擇2。2.5 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路方案MOSFET驅(qū)動(dòng)電路：1利用CMOS器件驅(qū)動(dòng)MOSFET。2利用光耦合器驅(qū)動(dòng)MOSFET。3采用MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)控制專用集成電路芯片IR21

8、11。比較：1中由于電路自身的一些缺點(diǎn)，如驅(qū)動(dòng)電路開關(guān)速度低等，不滿足題目要求。2中采用光耦合器驅(qū)動(dòng)MOSFET，因其自身的速度不高，限制了使用的頻率，不滿足題目要求。3中采用MOSFET專用的集成電路，芯片性能好，體積小，滿足題目要求，故采用3。2.6 測(cè)量有效值電路方案在題目中，基本部分提到：負(fù)載有效值為0.5-3A時(shí)，輸出線電壓有效值應(yīng)保持在36V。測(cè)量有效值電路：1信號(hào)分壓處理后直接連接到A/D器件，F(xiàn)PGA控制A/D器件首先進(jìn)行等間隔采樣，并將采集到的數(shù)據(jù)存到RAM中，然后處理采集到的數(shù)據(jù)，可在程序中判斷信號(hào)的周期，根據(jù)連續(xù)信號(hào)的離散化公式，做乘除法運(yùn)算，得到信號(hào)的有效值，然后再計(jì)算

9、輸出電壓，電流，頻率，最后把計(jì)算結(jié)果送給顯示單元顯示。2信號(hào)分壓后先經(jīng)過(guò)真有效值轉(zhuǎn)換芯片AD637.AD637輸出信號(hào)的有效值模擬電平，然后通過(guò)A/D采集送到FPGA，直接計(jì)算輸出電壓，電流，頻率，最后把計(jì)算結(jié)果送顯示單元顯示即可。有效值測(cè)量電路框圖如圖2-3所示。待處理的信號(hào)AD637ADC0809FPGA顯示圖 有效值測(cè)量電路框圖比較：顯然1占用大量FPGA內(nèi)部資源，造成可用資源減少，不利于設(shè)計(jì)其他方面的利用，故選擇方案2。2.7 SPWM（正弦脈寬調(diào)制）波產(chǎn)生方案在給設(shè)計(jì)中，變頻的核心技術(shù)是SPWM波的生成。SPWM（正弦脈寬調(diào)制）波產(chǎn)生：1采用SPWM集成電路。2采用AD9851DDS

10、集成芯片。3利用FPGA通過(guò)編程直接生成SPWM波。比較：方案1是較好的一種產(chǎn)生SPWM波的方案，但題目中的說(shuō)明中明確規(guī)定不能使用產(chǎn)生SPWM波形的專用芯片，所以不能采用此方案，2中由于DDS采用全數(shù)字計(jì)數(shù)，因此會(huì)存在雜散干擾，直接影響輸出信號(hào)的質(zhì)量，所以此方案也未被采用，故采用方案3。2.8 變頻電源基本結(jié)構(gòu)圖 變頻電源：1交流變頻電源實(shí)際上是一個(gè)AC-DC-AC裝置。如圖2-4所示，但這種電路在負(fù)載改變時(shí)不能達(dá)到題目穩(wěn)頻，穩(wěn)壓的要求。AC-DCDC-DCDC-AC負(fù)載控制電路調(diào)壓調(diào)頻AC220V/50Hz圖2-4 開環(huán)結(jié)構(gòu)方框圖 2在上面方式的基礎(chǔ)上，從負(fù)載端引出一個(gè)反饋信號(hào)。該反饋信號(hào)經(jīng)

11、處理后送FPGA與預(yù)置數(shù)相比較，比較結(jié)構(gòu)送輸入端，形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可靠性高，誤差小，滿足題目要求。結(jié)構(gòu)方框圖如圖2-5所示。AC-DCDC-DCDC-AC負(fù)載控制電路調(diào)壓調(diào)頻AC220V/50Hz圖2-5 閉環(huán)結(jié)構(gòu)方框圖考慮到本設(shè)計(jì)方案，選擇方案2。3三相正弦波變頻電源系統(tǒng)組成所設(shè)計(jì)的三相正弦波變頻電源系統(tǒng)方框圖如圖3-1所示。控制方式采用單片機(jī)和FPGA共同控制的方式，由單片機(jī)AT89S52,IR12864-M液晶顯示器，44按鍵構(gòu)成人機(jī)界面。單片機(jī)控制IR12864-M液晶顯示器44按鍵，并與FPGA的通信。FPGA作為本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主控器件，采用一塊Spartan 2E系列XC

12、2S100E-6PQ208芯片，利用VHDL（超高速硬件描述語(yǔ)言）編程，產(chǎn)生PWM波河SPWM伯。同時(shí)，利用FPGA完成采集控制邏輯，顯示控制邏輯，系統(tǒng)控制及信號(hào)分析，處理，變換等功能。 220V/50HZ的市電，經(jīng)過(guò)一個(gè)220V/60V的隔離變壓器，輸出60V的交流電壓，經(jīng)整流得直流電壓，經(jīng)斬波得到一個(gè)幅度可調(diào)的穩(wěn)定直流電壓。斬波電路的IGBT開關(guān)器件選用BUP304;BUP304的驅(qū)動(dòng)電力由集成化專用IGBT驅(qū)動(dòng)器EXB841構(gòu)成；EXB841的pwm驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)由FPGA提供，并采用觀點(diǎn)隔離。輸出的斬波電壓經(jīng)逆變得到一系列頻率的三相對(duì)稱交流電。逆變電路采用全控橋逆變電路，MOSFET橋臂

13、由6個(gè)K1358構(gòu)成。 K1358的驅(qū)動(dòng)電路選用IR2111的控制信號(hào)SPWM由FPGA提供。交流輸入斬波變換光電隔離光電隔離橋式逆變?yōu)V波輸出直流輸出濾波橋式整流扼流圈三相交流電輸出過(guò)壓保護(hù)EXB841驅(qū)動(dòng)IR2111驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電壓檢測(cè)占空比可調(diào)計(jì)數(shù)器可編程分頻器SPWM數(shù)據(jù)表隔離隔離真有效值變換真有效值變換ASC0809A/D轉(zhuǎn)換波形變換占空比鎖存器分頻系數(shù)鎖存器比較運(yùn)算器比較運(yùn)算器設(shè)置數(shù)設(shè)置數(shù)輸出電流指示通信模塊單片機(jī)AT89S52IR12864-M漢字液晶顯示器DS18B20溫度傳感器DBABFPGA圖3-1三相正弦波變頻電源系統(tǒng)框圖逆變輸出電壓經(jīng)過(guò)低通濾波，輸出平滑的正選波，輸出信號(hào)

14、分別經(jīng)電壓，電流檢測(cè)，送AD673真有效值轉(zhuǎn)換芯片，輸出模擬電平，經(jīng)模、數(shù)轉(zhuǎn)化器ADC0809，輸出數(shù)據(jù)送FPGA處理。送人FPGA的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一系列處理，送顯示電路，顯示輸出電壓，電流，頻率及功率。4交流電源整流濾波電路設(shè)計(jì) 市電經(jīng)220V/60V隔離變壓器變壓為60V的交流電壓，輸出扼流線圈，消除大部分的電磁干擾，經(jīng)整流輸出，交流電轉(zhuǎn)變成脈動(dòng)大的直流電，經(jīng)電容濾波輸出脈動(dòng)小的直流電。在電路中有兩個(gè)保險(xiǎn)絲，題目要求輸出電流的有效值達(dá)到3.6A時(shí)，執(zhí)行過(guò)流保護(hù)，則采用4A的保險(xiǎn)絲。輸出端并聯(lián)的電容為為濾波電容，容值為470。端連接過(guò)壓保護(hù)電路。5斬波和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的斬波和驅(qū)動(dòng)電路如圖5.1所

15、示。該電路中IGBT（隔離柵雙極性晶體管）采用BUF304，起最大電壓為1000V，TO_218AB封裝。選用IGBT專用集成驅(qū)動(dòng)器EXB841進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。圖5.1斬波和驅(qū)動(dòng)電路 圖5.1中，是整流濾波的輸出電壓端；EXB841的引腳端6連接快恢復(fù)二極管U8100；引腳端5連接光電耦合器TLP521;根據(jù)資料介紹。與引腳端2相接的電阻為4.7k（1/2W）; 引腳端1和引腳端9，引腳端2和引腳端9之間的電容,為47，該電容并非濾波電容，而是用來(lái)吸收輸入電壓波動(dòng)的電容；在斬波后的電路中接一個(gè)續(xù)流二極管（）來(lái)消除電感儲(chǔ)能對(duì)IGBT造成的不利影響；采用由電感()與電容（）組成的低通濾波器，盡可能降低輸

16、出電壓波紋。當(dāng)IGBT閉合時(shí)，二極管（）為反偏，輸出端向負(fù)載及電感（）提供能量；當(dāng)IGBT斷開時(shí)，,構(gòu)成回路，電感電流經(jīng)二極管（），對(duì)IGBT起保護(hù)作用。光電耦合器TLP521的引腳圖封裝形式和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5.2所示。 圖5.2TLP521-2引腳端封裝形式和內(nèi)部結(jié)圖 5.3EXB841引腳端封裝形式和內(nèi)部結(jié)構(gòu) EXB841驅(qū)動(dòng)器的引腳端封裝形式和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5.3所示。EXB841的引腳功能如下；引腳端1為驅(qū)動(dòng)脈沖輸出參考端；引腳端2為驅(qū)動(dòng)的IGBT脈動(dòng)功率放大輸出級(jí)正電源連接端；引腳端3為驅(qū)動(dòng)脈沖輸出端；引腳端7,8,10,11為空引腳端；引腳端5為過(guò)電流保護(hù)信號(hào)輸出端；引腳端6為過(guò)電流保

17、護(hù)取樣信號(hào)連接端；引腳端9位驅(qū)動(dòng)輸出脈沖負(fù)極連接端；引腳端14為驅(qū)動(dòng)信號(hào)負(fù)輸出端；引腳端15為驅(qū)動(dòng)信號(hào)正輸入端。 EXB841驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部功能有；（1）采用具有高隔離電壓的光耦合器作為信號(hào)隔離。因此能用于交流480V的洞里設(shè)備上。（2）內(nèi)設(shè)有電流快速保護(hù)電路，可根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與集電極之間的關(guān)系檢測(cè)過(guò)電流。因此，能滿足IGBT通常只能承受時(shí)間為10s的短路電流的使用要求。（3）內(nèi)有低速過(guò)流切斷電路，當(dāng)即電機(jī)電壓高時(shí)，加入開信號(hào)也認(rèn)為存在過(guò)電流。由于該驅(qū)動(dòng)器的低俗切斷電路可慢速關(guān)斷IGBT（10s的過(guò)流不響應(yīng)，從而保證IGBT不被損壞。如果以正常速度氣短過(guò)電流，則集電極產(chǎn)生尖脈沖沖足以破壞IGBT。（

18、4）能提供IGBT的柵極關(guān)斷電源。由于IGBT需要一個(gè)+15V電壓開柵電壓，以獲得低開啟電壓，還需要一個(gè)-5V關(guān)柵電壓，以防止關(guān)斷狀態(tài)的誤動(dòng)作。這兩種電壓（+15V和-5V）均可由內(nèi)部電路產(chǎn)生，以實(shí)現(xiàn)IGBT柵正確關(guān)斷。6逆變和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中采用三相電壓橋式逆變電路。6個(gè)MOSFET管2SK1358組成該逆變電路的橋臂。橋中各臂在控制信號(hào)作用下輪流導(dǎo)通。它的基本工作方式為180導(dǎo)電方式，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角度為180，同一相（即同一半橋）上下兩橋臂交替到導(dǎo)電。各相開始導(dǎo)電的時(shí)間相差120，三相電壓橋式逆變電路如圖6.1所示，每個(gè)2SK1358并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管和串接一個(gè)RC低通濾波器。

19、圖6.1三相電壓橋式逆變電路MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)對(duì)提高M(jìn)OSFET性能具有重要的作用，并對(duì)MOSFET的效率，可靠性，壽命都有重要的影響。MOSFET對(duì)驅(qū)動(dòng)它的電路也有要求:能向MOSFET柵極提供需要的柵壓，以保證MOSFET可靠的開通和關(guān)斷；為了使MOSFET可靠地觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖電壓應(yīng)高于管子的開啟電壓，并且驅(qū)動(dòng)電路要滿足MOSFET快速轉(zhuǎn)換和峰值電流的要求；具備良好的電氣隔離性能；能提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)功能；驅(qū)動(dòng)電路還應(yīng)該簡(jiǎn)單可靠，體積小。在設(shè)計(jì)中采用3個(gè)IR2111作為MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路。MOSFET控制及驅(qū)動(dòng)電路如圖6.2所示圖6.2MOSFET控制及驅(qū)動(dòng)電路 IR2111是

20、MOSFET專用驅(qū)動(dòng)集成電路，采用DIP-8封裝。其主要技術(shù)特點(diǎn)有：可驅(qū)動(dòng)同橋臂的兩個(gè)MOSFET：內(nèi)部自舉工作：允許在600V電壓下直接工作：柵極驅(qū)動(dòng)電壓范圍寬：?jiǎn)瓮ǖ朗┟芴剡壿嬢斎耄斎肱cTTL及CMOS電平兼容：死區(qū)時(shí)間內(nèi)置：高邊輸出，輸入同相，低邊輸出死區(qū)時(shí)間調(diào)整后與輸入反相。IR2111的引腳封裝形式和應(yīng)用電路如圖6.3（a），6.3（b）所示。圖6.3（a）IR2111引腳端封裝形式 圖6.3（b） 應(yīng)用電路7 真有效值轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)逆變輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波，三相電流分別由電流檢測(cè)器轉(zhuǎn)換為電壓。單相電壓信號(hào)由真有效值測(cè)量電路檢測(cè)。真有效值電路由4片AD637構(gòu)成，其基本電路如圖所示

21、。AD637是真有效值轉(zhuǎn)換芯片，可測(cè)量的信號(hào)有效值可達(dá)7V，精度優(yōu)于0.5%，3dB帶寬為8MHz，可對(duì)輸入電平以dB形式指示。8過(guò)壓保護(hù)與過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì)在電路中設(shè)計(jì)了過(guò)壓保護(hù)電路，其電路圖如圖9.1所示。圖中TL431是一個(gè)三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源，它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就能任意的設(shè)置到從（2.5V）36V范圍內(nèi)的任何值。它相當(dāng)于一個(gè)二極管，但陽(yáng)極端電壓高于時(shí)，陽(yáng)極與陰極導(dǎo)通。在電路中，當(dāng)電壓正常時(shí)，JDQIN與JDQOUT直線連接，不起任何保護(hù)作用。在這種情況下和中電壓為： 此時(shí)TH431及的基準(zhǔn)電壓為 當(dāng)發(fā)生過(guò)電壓時(shí)，兩電阻中點(diǎn)的值將大于TL431的基準(zhǔn)電壓，繼電器吸合輸入電壓，接通蜂鳴器電

22、路發(fā)聲，發(fā)光二極管指示過(guò)電壓現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)要求中，要求巨涌過(guò)電流保護(hù)功能，而過(guò)電流保護(hù)電路也是負(fù)載缺相保護(hù)電路。由于三相負(fù)載對(duì)稱時(shí)流過(guò)任一項(xiàng)的電流值彼此相差不會(huì)很大，所以當(dāng)任一負(fù)載開路時(shí)，會(huì)導(dǎo)致三相負(fù)載不對(duì)稱，從而使流過(guò)各相中的電流值發(fā)生較大的變化。各相中的電流值都在FPAG的監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)，所以只要當(dāng)前電流超出所預(yù)定的范圍，則控制保護(hù)電路動(dòng)作，從而切斷輸入電源。過(guò)流保護(hù)電路圖如圖9.2所示，利用軟件編程來(lái)控制該電路繼電器的吸合，關(guān)斷。FPGA依據(jù)采樣的電流信號(hào)隨時(shí)監(jiān)控電路中電流的情況，一旦發(fā)現(xiàn)電路中的電流超過(guò)設(shè)定的最大電流，F(xiàn)PGA就輸出高電平控制信號(hào)使三極管導(dǎo)通，繼電器吸合進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，同時(shí)接通

23、過(guò)流只是電路，切斷電源的輸入，對(duì)電路起保護(hù)作用；否則，電路不動(dòng)作，輸入的交流電直接輸出。圖9.1過(guò)壓保護(hù)電路圖9.2過(guò)流保護(hù)電路9單片機(jī)電路設(shè)計(jì)單片機(jī)圖及其外圍電路采用AT89S52單片機(jī)芯片（9.1所示）。矩陣式鍵盤以I/O口線組成，44的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成16個(gè)鍵的鍵盤。按鍵設(shè)置在行列線交點(diǎn)，行列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。但行線通過(guò)上拉電阻接+5V/+3.3V時(shí)，被鉗位在高電平狀態(tài)。在本設(shè)計(jì)中用P1口來(lái)控制44的行列線。按鍵輸入采用中斷工作方式。（圖10.1所示）圖9.1單片機(jī)及其外圍電路10電源電路由于變頻電源主電路的噪聲干擾大，因此，為了確?？刂撇糠值姆€(wěn)定性和可靠性，采用各控制和A/D轉(zhuǎn)

24、換電路與主電路分離的電源供電模式。因?yàn)檫@些部分的功耗不大，所以供電電源均采用三端集成穩(wěn)壓器直接得到各部分所需的電壓。11三相正弦波變頻電源軟件設(shè)計(jì)11.1SPWM波的實(shí)現(xiàn) （1）SPWM波的原理 正弦脈沖寬度調(diào)制SPWM的基本原理是：根據(jù)采樣控制理論中的沖量等效原理，大小、波形不相同的窄脈沖變量作用于慣性系統(tǒng)時(shí)，只要它們的沖量（即變量對(duì)時(shí)間的積分）相等，其作用效果基本相同，且窄脈沖越窄，輸出的差異越小。這一結(jié)論表明，慣性系統(tǒng)的輸出響應(yīng)主要取決于系統(tǒng)的沖量，即窄脈沖的面積，而與窄脈沖的形狀無(wú)關(guān)。依據(jù)該原理，可將任意波形用一系列沖量與之相等的窄脈沖進(jìn)行等效。如圖12.1.1所示，以正弦波為例，將一

25、正弦波的正半波k等分（圖中k=7）。其中每一等分所包含的面積（沖量）均用一個(gè)與之面積相等的、等幅而不等寬的矩形脈沖替代，且使每個(gè)矩形脈沖的中心線和等分點(diǎn)的中線重合。如此，則各矩形脈沖寬度將按正弦規(guī)律變化。這就是SPWM控制理論依據(jù)，由此得到的矩形脈沖序列稱為SPWM波形。SPWM波形生成程序采用VHDL硬件描述語(yǔ)言編寫。 圖11.1.1與正弦波等效矩形脈沖序列波形SPWM波形數(shù)據(jù)的產(chǎn)生利用Matlab產(chǎn)生波形。計(jì)算原理如下：設(shè)三相逆變電路的輸出三相分別為U相、V相、W相。就U相而言，當(dāng)換流器工作在連續(xù)導(dǎo)電模式下時(shí)，有 在具體計(jì)算時(shí)，取，取，采樣64個(gè)點(diǎn)，設(shè)脈沖高電平時(shí)間為，脈沖低電平時(shí)間為，則

26、有 其中T為輸出正弦波的周期。又 有 則 當(dāng)取T為s時(shí)，頻率為0.00001Hz，那么頻率為 ，V相、W相與U相相同。 程序如下： x=0:(2*pi)/63:2*pi; Uu=sin(x)+1; Uv=sin(x+(2*pi)/3)+1; Uw=sin(x-(2*pi)/3)+1; %Uo=D*Uu(取Uu=1） %D=Uo=Uu Du=Uu; Dv=Uv; Dw=Uw; Du=Du/2; Dv=Dv/2; Dw=Dw/2; tu1=(Du*)/64; tu2=/64-tu1; tv1=(Dv*)/64; tv2=/64-tv1; tw1=(Dw*)/64;tw2=/64-tw1;11.2 ADC0809的控制程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)主要是對(duì)ADC0809工作時(shí)序進(jìn)行控制。ADC0809是8位MOS型A/D轉(zhuǎn)器是8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器，可實(shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集。片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路。其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us。START是轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，高電平有效；ALE是3為通道選擇