威海職業(yè)學(xué)院　呂娣

SPWM法在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用

威海職業(yè)學(xué)院呂娣

本文針對目前流行的SPWM算法，在變頻調(diào)速中給出了應(yīng)用實例。采用單片機編程，產(chǎn)生SPWM信號，應(yīng)用SPWM算法，很好地實現(xiàn)了對交流電機的調(diào)速控制。該設(shè)計控制簡單，靈活性強，穩(wěn)定可靠。

SPWM法；SA8281；變頻調(diào)速；單片機

1　SPWM法

SPWM(Sinusoidal PWM)法是一種比較成熟的、目前使用較廣泛的PWM法。PWM的全稱是Pulse Width Modulation（脈沖寬度調(diào)制），它通過改變輸出方波的占空比來改變等效的輸出電壓。

SPWM就是在改變傳輸方波的占空比的基礎(chǔ)上改變調(diào)制脈沖方式，進(jìn)而使得輸出的波形經(jīng)過濾波實現(xiàn)正弦波輸出。隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，SPWM在變頻調(diào)速系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，SPWM的算法是以采樣控制理論為基礎(chǔ)的，其主要是通過SPWM波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。

2　SPWM法在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著新型電力電子器件的不斷產(chǎn)生和計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，高性能的交流電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)得到了更加廣泛的應(yīng)用，這對交流電機有效可靠地調(diào)速也提出了更高的要求。

變頻調(diào)速的方法一般有晶閘管移相調(diào)速與全控橋變頻調(diào)速。晶閘管移相調(diào)速雖然結(jié)構(gòu)簡單容易實現(xiàn)，但是卻會影響波形的連續(xù)性，電機低速運轉(zhuǎn)時力矩明顯減小。全控橋變頻調(diào)速通常采用脈沖寬度調(diào)制。脈沖寬度調(diào)制是一種利用微處理器的數(shù)字輸出對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，通過一定的規(guī)律控制開關(guān)元件的通斷，來獲得一組等幅而不等寬的矩形脈沖波形，用以近似正弦電壓波形。

SA8281是MITEL公司推出的一款用于三相SPWM波發(fā)生和控制的集成電路，其采用28引腳DIP和SOIC封裝形式。主要引腳有兩類：一類是與微處理器的接口和控制引腳；另一類是SPWM脈沖輸出和控制引腳。可見其與微處理器接口非常方便，且內(nèi)置波形ROM及相應(yīng)的控制邏輯，設(shè)置完成后可以獨立產(chǎn)生三相PWM波形，因此可以選用該集成電路實現(xiàn)變頻調(diào)速。

3　基于單片機生成SPWM信號控制電機實現(xiàn)變頻調(diào)速的設(shè)計

3.1電路元件的選取

基于完成和性價比的考慮，本例選用51單片機產(chǎn)生SPWM信號，主要采用FGA25N120ANTD管、SA8281集成電路、東芝光電隔離驅(qū)動芯片TLP-250等元件來實現(xiàn)電路的設(shè)計。

3.2程序編寫（SPWM部分）

#include"STC12C5620AD.h"

#include"SEG_Driver.h"

#include"SinTable.h"

sbit KEY_ADD=P2^2;//定義按鍵：頻率加

sbit KEY_SUB=P2^3;//定義按鍵：頻率減

sbit LED=P2^5;//定義LED：按鍵按下時亮

unsigned char Frequency=50;//頻率控制

void Timer0Initial(void)//初始化定時器0

{AUXR=AUXR|0x80;//設(shè)置為1T模式

TMOD=0x02;//定時器模式1

TH0=0xff;//定時器賦初值

TL0=0xff;

TR0=1;//開啟定時器0

}void PWMInitial(void)//初始化PWM

{CMOD=0x05;//設(shè)置PWM的時鐘源

CL=0x00;//PCA初值

CH=0x00;//PWM0控制

PCA_PWM0=0x00;//清零PWM模式下的第9位

CCAPM1=0x42;//模塊工作模式設(shè)置為PWM輸出

PCA_PWM1=0x00;//清零PWM模式下的第9位

CCAP3L=0xc0;//設(shè)置比較值 控制脈寬

CCAP3H=0xc0;//CCAPnL與CCAPnH值應(yīng)相同

EPCA_LVD=1;//允許PCA中斷及低壓檢測中斷

CR=1;//開啟PWM

}void SystemInitial(void)//系統(tǒng)初始化

3.3.調(diào)試

因為電路中涉及強電，考慮安全問題，采用36v隔離變壓器低壓調(diào)試的方法，待參數(shù)確定后再接入高壓。根據(jù)示波器顯示波形情況，通過SPWM計數(shù)器計算每個點脈沖寬度值，進(jìn)行多次對比和調(diào)試，最終調(diào)試成功。

4　結(jié)論

通過實例觀察，SPWM在變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)備中的應(yīng)用能夠保證設(shè)備良好運行，并且取得了較為理想的效果。

[1]東棟,何向濤,劉建政.用MCS-51實現(xiàn)UPS電源SPWM控制的一種方法[J].通信電源技術(shù),2007.(01).

呂娣，女，山東威海人，講師，研究方向：應(yīng)用電子技術(shù)類。