鄒慶毅

摘 要：將單片機(jī)應(yīng)用于變頻器中能較好地對變頻器進(jìn)行控制，相較于傳統(tǒng)的利用接線方式，單片機(jī)利用串行通訊接口對變頻器的參數(shù)進(jìn)行修改，使其改變對變頻器的控制方法，從而提高了控制效率和減低了運(yùn)行的成本。本文針對單片器在變頻器中的設(shè)計進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：變頻器；單片機(jī)；控制

單片微型計算機(jī)即單片機(jī)結(jié)合了中央處理器、儲存器、各種的傳入與傳出設(shè)備端口等零部件而形成了集成電路，具有體積小、節(jié)約空間等優(yōu)點(diǎn)。本文的研究是基于AT89C51單片機(jī)使用SPWM的變成方法，采用異步電動機(jī)的變壓變頻調(diào)速管理模式和近似機(jī)械性的一些變頻調(diào)壓方法來接收信號和反饋，通過這個過程輸出由變頻控制下產(chǎn)生的一些數(shù)據(jù)內(nèi)容。

1 主電路的設(shè)計研究

主電路的設(shè)計是保證整個電路能順利運(yùn)行的關(guān)鍵。通常情況下主電路采用的是交流電-直流電-交流電這種交流簡單、形式清晰的逆變電路形式。這種組合形式不僅可以根據(jù)實(shí)際情況適宜地對電路進(jìn)行調(diào)試和修改，并且可以使主電路的功率因數(shù)達(dá)到較高值。逆變電路的4個雙單元模塊能控制電容的取值范圍，將3000uF/450V的電容作為電路中的儲能元件來構(gòu)成電路電壓型的逆變器，使其完成指定的功能和任務(wù)。為實(shí)現(xiàn)電路的變壓變頻，單片機(jī)AT89C51用PWM技術(shù)形式控制IGBT模塊信號的改變。

2 對IGBT驅(qū)動的設(shè)計研究

IGBT作為一種具有容性輸入阻抗結(jié)構(gòu)的電壓驅(qū)動元件，在驅(qū)動過程中的開始內(nèi)阻值處于較小、前后沿空間較大的狀態(tài)，因此使得IGBT開關(guān)時所消耗的能量較小，可是一旦增加了柵極的電壓，并且促使開關(guān)耗損降低時并不能對整個系統(tǒng)運(yùn)行的安全性做出全面的保護(hù)。因此為降低風(fēng)險一般選擇在電壓15V的情況下切點(diǎn)開關(guān)，若需要給柵極電壓加負(fù)偏壓時則柵極電容需處于放電狀態(tài)，并且將電壓值控制在5V左右。根據(jù)上述的分析設(shè)計采用的EXB841厚膜和IGBT高速型驅(qū)動電路，如圖1所示：

由圖1看出，為確保正常順利的發(fā)射將1與IGBT的發(fā)射級相連。2連接+20V的直流工作電源。4為了防止過流保護(hù)誤動作而設(shè)立的以保護(hù)功能為主的連接，大多數(shù)的情況可以不考慮連接4。5主要是保護(hù)正常輸出高電平的信號。6主要用于判斷是否有短路或者集電極電流較大的情況發(fā)生，它是通過將快速二極管和IGBT集電極相連接檢測UCE的大小這個方法來判斷的。除了電源點(diǎn)9外7到11都是空端。

3 對交流異步電動機(jī)的變頻設(shè)計研究

由于交流異步電動機(jī)設(shè)計變頻調(diào)速時的機(jī)械特性超出了通常的額定功率50Hz，所以為了避免因恒壓頻增加定子電壓造成的電機(jī)故障和事故，通常情況下采用恒壓升頻的變頻調(diào)速方法使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速加強(qiáng)以減小磁通量，使得最終允許輸出的轉(zhuǎn)矩下降。這樣允許輸出的功率基本沒有發(fā)生變化，可以看作相近于恒功率調(diào)速的方式。

4 AT89C51單片機(jī)程序的設(shè)計過程

AT89C51單片機(jī)的程序設(shè)計決定著逆變器的性能。AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部軟件資源和硬件資源都可以在其具體的設(shè)計過程中被充分利用，因此AT89C51單片機(jī)的程序設(shè)計具有強(qiáng)大的靈活性。一般采用的是額定頻率以上不調(diào)壓，額定頻率以下恒壓頻比調(diào)速。下面對AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)恒壓頻比和頻率自動化的程序設(shè)計做出具體分析。

4.1 AT89C51單片機(jī)設(shè)計思路分析 AT89C51單片機(jī)設(shè)計思路主要為當(dāng)變頻器輸出頻率為f，則正弦脈寬調(diào)制的調(diào)制脈沖頻率為512f。利用沖量相等的原則可以確定第一個輸出的脈沖寬度，該脈沖寬度△t1就可以用下式表示：

式中，f表示輸出頻率；U表示整流器輸出的平均電壓；Um表示預(yù)期正弦交流輸出電壓峰值。作為單片機(jī)定時器T0的初始值△t1在開啟變頻器設(shè)計T0之后，由P1.0輸出的低電平驅(qū)動EXB841的P14引腳。當(dāng)T0滿了之后就開始定時器T1，準(zhǔn)備輸出第二個調(diào)制脈沖。

使用同樣的方法可以得出每相鄰的兩個調(diào)制脈沖之間的時間間隔。前面輸出的脈沖結(jié)束后會提前儲存在程序中，將算的數(shù)據(jù)給定時器T1，這樣就可以依次計算△ti了。最后要將所有的計算結(jié)果數(shù)據(jù)儲存在程序內(nèi)方便以后查詢使用。

4.2 AT89C51單片機(jī)的恒壓頻比運(yùn)行

小型單相交流電動機(jī)和大型單相交流電動機(jī)有所不同，它的額定頻率為50Hz，額定電壓為220V。為了將變頻頻率低于50Hz的頻率達(dá)到恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的作用，應(yīng)將實(shí)際輸出的頻率低出50Hz這部分的百分比乘以查表后得到的△ti。

4.3 AT89C51單片機(jī)頻率的自動化實(shí)現(xiàn)

日常生活中許多的電器電動機(jī)的負(fù)載是為了達(dá)到恒溫控制，例如電冰箱、洗衣機(jī)等家用電器。采用溫度傳感器可以隨時隨地檢測外界環(huán)境的溫度，溫度傳感器是利用溫度調(diào)節(jié)輸出的電壓值來實(shí)現(xiàn)頻率的自動化的。低頻電壓是在溫度傳感器檢測到溫度小于設(shè)定值時輸出的，相反的，高頻電壓是在溫度傳感器檢測到溫度大于設(shè)定值時出現(xiàn)的。因此人們一般將頻率分為10Hz、20Hz、50Hz、60Hz、70Hz、80Hz等多種類型以便于簡單操作。

5 結(jié)束語

經(jīng)過實(shí)踐證明，將單片機(jī)應(yīng)用與變頻器中具有超強(qiáng)的節(jié)電能力，因此，作為自制的變頻器會在市場上開發(fā)得越來越好，并且運(yùn)用也會越來越廣泛，變頻器的推廣也顯得具有重大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔立功.變頻器中單片機(jī)控制的設(shè)計研究[J].制造業(yè)自動化，2012（03）：145-147.

[2]馬衛(wèi)民.變頻器中單片機(jī)控制的設(shè)計分析[J].赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2014（12）：26-28.

[3]李娟.單片機(jī)控制的變頻器設(shè)計[J].電子制作，2013（10）：14+4.