ADSP-2105單片機在變頻調速中的應用
發布時間:2019-07-12 11:34:37來源:
由交流電機的轉速表達式n=(1-s):f1定子供電頻率;p電機極對數;s轉差率)可知:若均勻地改變定子供電頻率f1,就可以改變電機的同步轉速。為保持在調速時電機的比較大轉矩不變,要求對電機供電的變頻器兼有調壓和調頻兩種功能,即通常說的VVVF變頻器,變頻調速以效率高、性能優良而備受青睞。近年來,隨著電力電子和半導體器件制造技術的發展,使變頻調速裝置獲得了迅猛的發展。
根據使用開關器件的不同,變頻器可分為晶閘管變頻器和自關斷型元件變頻器。晶閘管變頻器用晶閘管作為開關器件,又分為交交變頻器和交直交變頻器。在交直交變頻調速中,通常采用PWM調制技術,而諧波問題則是PWM調制中比較為關注的問題,諧波不但會增加電機的附加損耗,而且還會由于該損耗導致電機的溫升增加,使電機無法正常運行,進而損壞電機。又由于晶閘管變頻器換流電路復雜,降低了變頻器的可靠性,限制了變頻器性能的提高,在中、小容量的變頻調速系統中,自關斷型元件變頻器正在逐步取代晶閘管變頻器。
與晶閘管變頻器相比,自關斷型元件變頻器具有明顯的優點:1)不需要強迫換流電路,體積小,開關性能好,開關時間短,控制簡單、靈活、方便;2)效率高;S)抗干擾能力強,可靠性高。常用的自關斷型元件變頻器有GTR,GT0和M0SFET,近年來又研制出絕緣柵雙極型晶體管IGBT,IGBT是InsulatedGateBipolarTransistor的縮寫,IGBT是多元集成結構,由一個M0SFET和一個PNP晶體管構成,它兼有GTR和GT0的優點,且驅動功率小而飽和壓降低,在關斷時不需要負柵壓來減小關斷時間。因此,自關斷型元件變頻器在變頻調速中的應用越來越受矚目。
2ADSP??2105單片機簡介單片機是美國模擬器件公司!nalogDeviceCorporation,以下簡稱A.D.公司)在90年代推出的新一代DSP芯片,與普通的微處理器或芯片相比,它具有運算速度高、數字處理功能強等優點,被廣泛用于高速數字采集、譜分析、數字圖象處理、噪音分析、雷達通訊和數字濾波等高速數字處理場合。
一個子集,它包含了6733系列完整的體系結構:三個運算單元,一個數據地址發生器,一個程序順序器,支持14.8k的數據存儲器和18k的程序存儲器尋址,并帶有一個串行口,一個可編程定時器和外部中斷能力,816字節的在片數據存儲器,1k字節的在片程序存儲器,10MHZ的晶振,68腳的PLCC封裝。在一個周期內,可完成下列工作:產生下一個程序地址;取下一條指令;執行一個或兩個數據傳送;修改一個或兩個數據地址指針;進行一次算術運算;通過串行口接收或發送數據。
3ADSP6108單片機在變頻調速中的應用3.1硬件系統結構設計為實現變頻調速的閉環控制,充分發揮6108單片機的高速數據處理功能,系統采用兩片CPU共同作用,其中196單片機負責信號采集并處理,6108負責控制脈沖信號的發送,系統硬件結構如所示。
系統硬件結構單片機1片)帶PSD311;隨機存儲器RAM6片);鎖存器74HC6736片);自關斷元件IGBT16片);變壓器1臺,原邊有Y、A兩組輸入,副邊一組輸出)。
該系統仍屬交直交型變頻調速系統,為較好地消除諧波,采用一種新型雙橋路逆變器進行工作,即利用電磁耦合原理,使輸出波形盡量接近正弦波。上圖中虛線部分即為逆變器,內部結構如所示。
逆變器與變壓器結構本逆變器的工作思路是:從放大電路來的脈沖信號通入16個IGBT,這16個IGBT組成6組輸出即6個三相逆變橋),分別接到變壓器的Y、A繞組上,并使之交替導通,且使用方波觸發模式,通過電磁耦合使變壓器6個原邊繞組的輸入相電壓為階梯波,副繞組作為負載輸出端。
3.6軟件設計所示閉環系統的工作過程是:196單片機米集數據如轉速、頻率等),經處理后送入雙口RAM,6108單片機從雙口RAM取數,與缺省設置比較,若參數符合缺省設置,則保持原來的轉速、頻率等不變;若不符合則經運算后對定時器重新設置觸發脈沖的時間間隔,脈沖字經鎖存器送入放大電路,然后經雙橋路逆變器到變壓器驅動電機。
6108單片機起著觸發脈沖的作用,依靠內部的定時器中斷傳送脈沖字,中斷服務程序專用來觸發脈沖,6108的工作流程如所示:3試驗效果試驗中采用開環運行,效果令人滿意,保持頻率為某一定值如25HZ從鍵盤輸入),回車后即能驅動交流電機平穩運轉,測得變壓器出來的波形如下:其中為單獨的丫型輸入時,電機相電壓的波形;為單獨的!型輸入時,電機相電壓的波形;為丫型和!型同時輸入時,電機相電壓的波形)作原理和效果,這種逆變器的輸出電壓波形比常用的三相逆變器的輸出電壓波形好得多,這不僅可以保證在使用這種逆變器時不用更換新的電機,而且還可以減小由于諧波所產生的脈動轉矩和附加損耗;當改變輸出電壓的幅值時,諧波與基波幅值的比例關系仍保持不變,也是這種逆變器的突出優點。但實現雙橋路方案的缺點是,丫型、!型繞組的匝數比為1,要求比較精確,會導致生產成本增加。
雙CPU系統共同作用對實時控制起到了保障作用,特別是利用2105單片機的高速數字采集與處理功能,更加確保了系統的可靠性和先進性。
現場實時控制的閉環系統正在進一步完善和試驗中,通過開環實驗的效果,可以樂觀地預期閉環控制系統即將變為現實,從而為交直交型變頻調速的自動控制系統提供出一套新的實現方式。
Y型輸入時的輸出