單相交流電機(jī)數(shù)字控制器的研制與探討

邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系 陳 俊 陽(yáng) 泳 江世明

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單相交流電機(jī)數(shù)字控制器的研制與探討

邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系 陳 俊 陽(yáng) 泳 江世明

【摘要】本文應(yīng)用模擬電子技術(shù)、電力電子技術(shù)與單片機(jī)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)并制作基于單片機(jī)的單相交流電機(jī)數(shù)字控制器。可以實(shí)現(xiàn)單相交流電機(jī)數(shù)字化控制，滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。采用晶闡管專用觸發(fā)器片（WS100T10），研究芯片與單片機(jī)的接口電路，設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)晶闡管的數(shù)字觸發(fā)。探索交流電機(jī)轉(zhuǎn)速與電壓的交系，給定與輸出電壓的關(guān)系，從而得出給定與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。傳統(tǒng)過(guò)零檢測(cè)是采用同步變壓器和一些電子電路實(shí)現(xiàn)。本文利用現(xiàn)代電子技術(shù)，采用光電隔離，設(shè)計(jì)過(guò)零觸發(fā)電路。

【關(guān)鍵詞】單相交流電機(jī)；數(shù)字控制器；研制；探討

0　引言

從20世紀(jì)60年代后半開(kāi)始，半導(dǎo)體功率器件從SCR（普通晶閘管）、GTO（門(mén)級(jí)可關(guān)斷晶閘管）[1]、BJT（雙極性晶體管）、MOSFET（金屬氧化硅場(chǎng)效應(yīng)管）、SIT（靜電感應(yīng)晶體管）、SITH（靜電感應(yīng)晶閘管）、MGT（MOS控制晶體管）發(fā)展到今天的IGBT[2]-[3]。

交流調(diào)速即對(duì)交流電機(jī)的速度控制。交流電機(jī)，尤其是籠型異步電機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、造價(jià)低廉，廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)中。但早期因?yàn)槭芸萍及l(fā)展的限制，交流電機(jī)調(diào)速困難未能較好的解決，只有一些調(diào)速性能差、低消耗能的調(diào)速方法。隨著高頻自關(guān)斷器件的應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)了交流技術(shù)和控制策略的發(fā)展。一方面是脈寬調(diào)制技術(shù)的成熟和應(yīng)用。所謂PWM（脈寬調(diào)制）技術(shù)就是利用半導(dǎo)體器件的開(kāi)通和關(guān)斷把直流電壓變成一定形狀的脈沖序列，以實(shí)現(xiàn)變頻、變壓并有效地控制交流電壓的一種技術(shù)[4]-[5]。而我國(guó)在這方面還處于相對(duì)落后的局面，開(kāi)發(fā)獨(dú)立自主的高性能的電機(jī)控制微控制器具有十分重要的實(shí)用意義和研究意義。

1　方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以單片機(jī)為核心與，先讀給定值，然后根據(jù)給定值控制晶闡管導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)電機(jī)兩端的電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)方案如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)工程方案

單片機(jī)控制晶闡管原理如圖2所示。

圖2　單片機(jī)與WS100T10連接關(guān)系

2　研究待解決的問(wèn)題

可控硅數(shù)字觸發(fā)，采用晶闡管專用觸發(fā)器片（WS100T10），研究芯片與單片機(jī)的接口電路，設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)晶闡管的數(shù)字觸發(fā)。交流電機(jī)調(diào)速，探索交流電機(jī)轉(zhuǎn)速與電壓的交系，給定與輸出電壓的關(guān)系，從而得出給定與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。交流過(guò)零檢測(cè)，傳統(tǒng)過(guò)零檢測(cè)是采用同步變壓器和一些電子電路實(shí)現(xiàn)。本文利用現(xiàn)代電子技術(shù)，采用光電隔離，設(shè)計(jì)過(guò)零觸發(fā)電路。

3　研究方法探討

①首先熟WS100T10芯片的引腳，功能、工作時(shí)序。②再進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)，按工作時(shí)序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，掌握單片機(jī)對(duì)WS100T10芯片的控制。③設(shè)計(jì)過(guò)零檢測(cè)電路。④設(shè)計(jì)與仿真單相交流電機(jī)數(shù)字控制器電路。⑤制作實(shí)物，進(jìn)行實(shí)物測(cè)試。

4　結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用模擬電子技術(shù)、電力電子技術(shù)與單片機(jī)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)并制作基于單片機(jī)的單相交流電機(jī)數(shù)字控制器。可以實(shí)現(xiàn)單相交流電機(jī)數(shù)字化控制，滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]L.H.Walker,10-MW GTO Converter for Battery Peaking Service”IEEE Trans.on Ind,Appl,Vol26.NO.1,Jan./Feb.1990,pp.63-72.

[2]International Rectifier Application Note AN-983:IGBT Charations,hattp://www.irf.com/technical-info/an983-983.htm.

[3]胡崇岳.現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001,7.

[4]許大中,賀益康.電機(jī)控制[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,2002,7.

[5]趙昱陽(yáng).功率因數(shù)閉環(huán)的雙PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)研究[D].北方工業(yè)大學(xué),2005.

陳?。?991—），男，湘西瀘溪人，大學(xué)本科，現(xiàn)在就讀于邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系通信工程專業(yè)，研究方向：嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

陽(yáng)泳（1994—），男，湖南邵陽(yáng)人，大學(xué)本科，現(xiàn)在就讀于邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系電子信息工程專業(yè)，研究方向：嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

江世明（1965—），男，湖南邵陽(yáng)人，大學(xué)本科，副教授，研究方向：嵌入式系統(tǒng)。

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