探析基于DSP的交流變頻器的研究與實(shí)現(xiàn)

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，微電子技術(shù)也在不斷的發(fā)展，并為變頻器技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。DSP芯片作為一種新型處理器憑借其先進(jìn)、高可靠性、高效率等優(yōu)勢在交流變頻器中使用，不僅能自動對故障進(jìn)行診斷和檢測，同時也能更好的進(jìn)行通訊。而要想使基于DSP交流變頻器更好的發(fā)揮其作用，還需要對基于DSP交流變頻器相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。本文主要從基于交流變頻器構(gòu)成及原理、基于DSP交流變頻器實(shí)現(xiàn)兩方面出發(fā)，對基于DSP的交流變頻器的研究與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】DSP；交流變頻器；實(shí)現(xiàn)

1、基于DSP交流變頻器構(gòu)成及原理

1.基于DSP交流變頻器構(gòu)成

DSP是一種新型處理器，其是以數(shù)字控制為基礎(chǔ)的?；贒SP交流變頻器作為數(shù)字控制變頻器系統(tǒng)，其主要是由主電路和控制電路組成的。其中主電路是由電壓型交-直-交通用變電器構(gòu)成的。而控制電路則主要由DSP數(shù)字控制器、驅(qū)動電路、檢測電路、保護(hù)電路及輔助電源電路等組成的。如圖1

2、基于DSP交流變頻器原理

（1）主電壓應(yīng)用原理

主電路在實(shí)際應(yīng)用過程中，其主要是由濾波、整流、中間濾波、泵生吸收和逆變部分等構(gòu)成的。輸入功率時一般會選用三相橋式不可控全波整流電路，這種整流電路通過中間環(huán)節(jié)較大的電容波時，可以得到直流電壓。而逆變部分在此基礎(chǔ)上也可以實(shí)現(xiàn)功率管（U1～U6）的導(dǎo)通或是關(guān)斷，以便更好的發(fā)揮交變脈沖作用。當(dāng)整流電壓轉(zhuǎn)變直流電壓時，可以利用不可控全波整流模塊，以減少電網(wǎng)、逆變器高電壓的沖擊。為了更好避免這一現(xiàn)象，可以在電流輸出時，與其并聯(lián)一個能與含有聚酯乙烯成分的電容C4。這樣當(dāng)整流電路輸出直流時，其中會含有脈動成分，其逆變部分也會在脈動直流電壓作用下產(chǎn)生相應(yīng)脈動，在電容C1、C2濾波下，能將其轉(zhuǎn)化為充電限流電阻R1。此時啟動變頻器，幾秒后，J2繼電器就會出現(xiàn)短路，以減少變頻器正常工作時間在并發(fā)揮其環(huán)節(jié)功能。而逆變部分可以采用集成模塊并將其分成兩個單元，以降低電消耗。如圖2所示，當(dāng)TL、RG構(gòu)成泵壓電路時，其電機(jī)負(fù)載就會處于制動狀態(tài)，反饋的回來的電流也會回流甚至使電壓升上。這就應(yīng)該控制TL導(dǎo)通，將能量集中在電阻RL上消耗，以保證變頻器持續(xù)安全運(yùn)行。如果J1常閉觸點(diǎn)和R4組成點(diǎn)產(chǎn)生能量并放電，就應(yīng)及時關(guān)閉J1并斷開變頻器，如果閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，就應(yīng)該將釋放R4通道，以保證變頻器持續(xù)運(yùn)行。

3、DSP交流變頻器應(yīng)用原理

基于DSP電路設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)則主要是由DSP、外圍電路、信號檢測與調(diào)理電路、驅(qū)動電路和保護(hù)電路等組成的。其在實(shí)際應(yīng)用過程中，是由信號檢測與調(diào)理電路來輸出電流和輸出電壓采樣來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的，DSP產(chǎn)生的脈沖信號則會通過A/D來轉(zhuǎn)換后驅(qū)動功率開關(guān)管。正常情況下DSP芯片內(nèi)能集成采樣并實(shí)現(xiàn)電路和模擬多路轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換，而要想最大限度的利用資源，可以在A/D轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)并采用雙減法來對電路進(jìn)行采樣。在這種情況下，傳感器輸出的電力會先后被施加到減法電路上，其中一路會參考減去傳感器節(jié)進(jìn)行采樣，并用線性放大的方式使A/D采樣要求和規(guī)定電壓范圍保持一致。而一電路實(shí)際使用過程中需要參考相應(yīng)減去電壓和傳感器電壓，其電壓范圍同上。這時穩(wěn)壓二極管就會限幅電壓。如果電壓為正電壓時，二極管存在的電流就無法正常運(yùn)行，另一路電業(yè)就會出現(xiàn)負(fù)電壓。反之，另一電壓也會出現(xiàn)負(fù)電壓，并在周期內(nèi)只會有一路信號輸出，在一定程度上能提高采樣精度。

2、基于DSP交流變頻器實(shí)現(xiàn)

電動機(jī)實(shí)際電流是比較大的，在誤動作作用下容易出現(xiàn)電路短路現(xiàn)象，從而使電流變化速度較快，甚至使元件無法承受高壓、大電流的負(fù)荷。在這種情況下，就需要用相應(yīng)的軟硬件方法進(jìn)行相應(yīng)檢測，如果直流母線相對較低，無法達(dá)到相應(yīng)要求，容易使逆變系統(tǒng)造成破壞。為了避免這一問題，應(yīng)該及時斷開電源。如果母線電壓相對較高，就會使功率驅(qū)動管被損壞。為了更好避免上述現(xiàn)象，可以將線性光電隔離器進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)母線和電壓信號成正比時，就可以用DSP控制系統(tǒng)進(jìn)行采樣。因DSP數(shù)字控制為實(shí)現(xiàn)高級且復(fù)雜控制策略進(jìn)行的設(shè)計(jì)的，其在控制電路上較普通控制方法優(yōu)勢較多。其不僅具有靈活多變且設(shè)計(jì)周期短等優(yōu)勢，同時也具有電磁干擾小等優(yōu)勢。為了使其在交流變頻中更好發(fā)揮其優(yōu)勢，可以對其軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析。

3、結(jié)語

隨著時代的發(fā)展，對變頻器的功能需求越來越高，其不僅要滿足速度控制需求，同時也要滿足節(jié)能需求。畢竟隨著經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，能源緊張問題越來越嚴(yán)重，尤其是電能。電能作為人們生產(chǎn)生活必不可少的能源，一旦出現(xiàn)供電不足問題，就會影響生產(chǎn)、生活順利進(jìn)行。而原有的電機(jī)變頻器不無法滿足實(shí)際需求，為了更好滿足實(shí)際需求，就應(yīng)該對交流變頻器進(jìn)行控制。DSP處理器的出現(xiàn)，不僅滿足變頻器速度控制需求，同時也滿足了其節(jié)能需求。而要想使DSP處理器更好的對交流變頻器進(jìn)行控制，還需要對基于DSP交流變頻器進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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