1、電氣傳動第十五講第1頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第四節(jié)三相六拍逆變器開關(guān)信號的生成第五章 電動機(jī)微機(jī)控制第五章 第一節(jié)三相六拍逆變器開關(guān)信號的生成 逆變器最簡單的開關(guān)控制是方波控制。如果按左下表所示的順序及導(dǎo)通區(qū)間開通和關(guān)斷六只功率器件，就可以得到右下圖所示的輸出相電壓和線電壓波形。左圖所示為三相逆變器主電路。第2頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第一節(jié)三相六拍逆變器開關(guān)信號的生成一、硬件連接 若計算機(jī)的輸出接口是八位，可取低六位做為控制T1T6 的輸出端，并加上驅(qū)動以提高輸出驅(qū)動能力。二、軟件對應(yīng)不同的導(dǎo)通組和，T1T6 的輸入，即計

2、算機(jī)的CPU 通過接口的輸出是什么？由右下表看出：當(dāng)計算機(jī)輸出1CH 時，T5 、T6 、T1 的輸入為高電平，使之導(dǎo)通。而輸出為38H 時，T6 、T1 、T2 的輸入為高電平，使之導(dǎo)通。如果按一定的間隔，順序輸出上表所列的開關(guān)數(shù)據(jù)，就可以得到上表所列的導(dǎo)通順序，進(jìn)而得到前頁圖所示的輸出電壓波形。第3頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第二節(jié)異步電動機(jī)的變頻調(diào)速運(yùn)行第二節(jié)異步電動機(jī)的變頻調(diào)速運(yùn)行一、調(diào)速指令的輸入延時問題：1開關(guān)量輸入1模擬量輸入2數(shù)字量輸入3二、變頻調(diào)速在控制上要解決的問題：每種開關(guān)狀態(tài)在運(yùn)行時都需要維持一定的時間，以保證所要求的頻率。對應(yīng)不同的

3、輸入頻率，延時時間的長短應(yīng)該是不一樣的，因此要求延時程序有不同的延時時間。延時程序中延時時間的計算2由前面講到的內(nèi)容大家可以知道逆變器的輸出頻率為：其中：T 繞主程序一周所需要的時間。而在這當(dāng)中，延時環(huán)節(jié)占了很大的比重。因此該程序的時間設(shè)定很重要。第4頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行 SPWM 控制方式就是將逆變器輸出電壓波形分割成若干個脈沖，而在一個周期內(nèi)，各脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化。 在這種情況下，電動機(jī)可以在等效的正弦電壓下運(yùn)行，有效抑制了在非正弦交變電壓下運(yùn)行時所產(chǎn)生的高次諧波影響。 從前面介紹

4、的內(nèi)容可知，使用硬件電路產(chǎn)生SPWM 控制波時，可以通過三角波(載波)和正弦波(參考波)相比較，取交點(diǎn)做為SPWM 波的前沿和后沿。 使用微機(jī)生成SPWM 控制波的方法很多，下面介紹一種用微機(jī)軟件生成SPWM 控制波的方法。第5頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行一、硬件 以一個八位并口(A口)做為輸入口，輸入八位二進(jìn)制數(shù)；以另一個八位并口(B )口做為輸出口，取低六位接六只功率器件。如下圖所示。第6頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行二、軟件波形分析： 以六脈沖為例(見下圖波形

5、)。1從波形圖可以看出：(1). 每個區(qū)段(六脈沖時為60 )內(nèi)均分成4 個小區(qū)段；(2). 4個小區(qū)段的開關(guān)狀態(tài)均從15H 開始到2AH止，以060為例：14小區(qū)段中每種狀態(tài)都是只有一只橋臂的管子換流，執(zhí)行到4 時三個橋臂均換流一次。(3). 從一個區(qū)段到下一個區(qū)段時，三只管子同時換流。第7頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行 為分析方便起見，將波形寬度分為3、5、7三種;在相位上，PB0 (T1 )與PB1(T4 )、PB2(T3 )與PB3(T6 )、PB4(T5 )與PB5(T2 )互差180。PB0(T1 )超前PB2(T3

6、)120，PB2(T3 )超前PB4(T5 ) 120。由圖可知，PB0(T1 )、PB1(T4 )是A 相，PB2(T3 )、PB3(T6 )是B 相，PB4(T5 )、PB5(T2 )是C 相。 在將360分成六份后，可以分析出(看T1 、T3 、T5 )脈沖寬度的變化規(guī)律：第8頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行任取一個60 度區(qū)間(060 )，將波形放大后為： 由圖可知，一個區(qū)段可分成4 個小區(qū)段，可以有4 種輸出狀態(tài)，(15H、16H、1AH、2AH )。按原來講述的內(nèi)容，只要能確定各小區(qū)段的長度(持續(xù)時間的長短)，就可用計算

7、機(jī)生成此波形。 生成一個脈沖需要輸出4 種開關(guān)狀態(tài)和4 個延遲時間h1、h2、h3、h4，共八個數(shù)據(jù)；六個脈沖則需48 個數(shù)據(jù)。按一定的規(guī)律存儲這些數(shù)據(jù)，并按一定的規(guī)律取出這此數(shù)據(jù)，即可生成前述波形。 依此法分析其它區(qū)間，我們均可以發(fā)現(xiàn)每個區(qū)段都可以分成4 個小區(qū)段，且可求出其各區(qū)段的輸出狀態(tài)。第9頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行程序框圖：2C 作為計數(shù)器使用，用以判斷目前正在執(zhí)行第幾個小區(qū)段(C 的初值為4 ) ；寄存器的分配：(1)A 用于運(yùn)算及通過I/O 口對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入與輸出；B 短時存儲開關(guān)狀態(tài)；HL 存儲數(shù)據(jù)表格的地址指

8、針。關(guān)于無效零時間(2) 當(dāng)上下兩只管子的開關(guān)狀態(tài)互換時，有可能由于開關(guān)時間的滯后，該關(guān)的管子未關(guān)，而該通的管子已導(dǎo)通，造成上下橋臂的直通，也就是短路，損壞功率器件。 控制波應(yīng)有一段很短的時間，使上下兩只管子同時關(guān)斷，然后再交換開關(guān)狀態(tài)。我們將這一段時間(t0 ) 叫做無效零時間。它的長短與功率器件的開關(guān)速度有關(guān)，一般為10s 左右。 前后兩種開關(guān)狀態(tài)做“與”運(yùn)算，產(chǎn)生載效零狀態(tài)。如15H 到16H，A 相換流：關(guān)于無效零狀態(tài)(3) 在輸出16H之前，先輸出14H，此時A相上下兩只管子同時關(guān)斷，然后再輸出16H。第10頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電

9、動機(jī)的SPWM運(yùn)行程序框圖：(4). 框圖中的第一個輸出，為無效零時間狀態(tài)的輸出，第二個輸出為開關(guān)狀態(tài)的輸出，兩個輸出之間的時間間隔即為無效零時間。 說明：. 寄存器初始化時，HL中的內(nèi)容是數(shù)表格的底地址(最后一個數(shù)據(jù)的地址)，而數(shù)據(jù)表格的起始地址即最小地址應(yīng)使L為00H。. 在寄存器初始化時，B應(yīng)為一種輸出狀態(tài)，這種輸出狀態(tài)與下一個輸出狀態(tài)相與，正好是無效零時間的狀態(tài)。第11頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行SPWM數(shù)據(jù)表格的編制：3 由前面的波形圖及分析可知，SPWM 波的中心線是等踞的，也就是各區(qū)段的長短是相同的，這給程序的設(shè)計

10、帶來了方便。 在SPWM 波形上做出T1、T3、T5 的基波與直流分量的合成圖(上圖為T1)。主電路逆變器的功率器件在這樣的信號控制下，其輸出端電壓可以用下式表示：式中：a 代表正弦波的幅值，其值隨頻率變化；也就是說與區(qū)段的時間基數(shù)有關(guān)，可由時間基數(shù)確定。b 為常數(shù)。第12頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行若一個區(qū)段內(nèi)的狀態(tài)數(shù)為：s=208+16h20+16+36+152+25+16n5=16(h+n)+412s = 脈沖數(shù)s則一個周期的狀態(tài)數(shù)為：而一個周期的時間為：若一個周期為6 個脈沖，則：s = 6s =616(h+n)+412

11、若取n=1，從程序可以看出，逆變器輸出最高頻率fm 。取fm=60Hz，可以有：當(dāng)fc = 2MHz 時，可以算出h = 320，即： h1+h2+h3+h4=320一個區(qū)段內(nèi)的狀態(tài)數(shù)的計算：第13頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行a，b值的確定: 在一個區(qū)段內(nèi)某一項的大小都與a 值有關(guān)，也可以說都與h 有關(guān)，即與此相導(dǎo)通的時間有關(guān)。所以a 值可以通過h 來確定。 從前述波形可以看出，正弦波最大值為2a+b，最小值為b。而時間基數(shù)的總和為h=320。在一個區(qū)段內(nèi)某管不可能在整個時間基數(shù)內(nèi)都導(dǎo)通，至少有h=1 的時間內(nèi)不導(dǎo)通。由此，可以

12、得到正弦波最大值：2a + b = h-1 = 320 -1對應(yīng)圖中的最小值，取b=1，則可有a=159。 a，b 確定之后，我們就可以確定各時刻的A、B、C 值了，而實(shí)際上這三相幅值就是各區(qū)段各相導(dǎo)通的時間長度。由此時間長度即可確定h1 、h2 、h3 、h4 。 以六波頭的SPWM 波為例，每60 一個脈沖。為了避免不對稱，取60 的中點(diǎn)做為計算點(diǎn)，確定一個脈沖區(qū)間的4 個時間基數(shù)。第14頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行時間基數(shù)的確定:取30為區(qū)間中心，由前述知一個脈沖區(qū)間：h=320，b=1，a=159，則：依此計算其余各脈沖區(qū)間的時間基數(shù)，可有下表所示的數(shù)據(jù)表格：第15頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲方法：4 從底地址開始(例如六波頭從2230H 單元開始)： 一直存到2201H單元。執(zhí)行時，當(dāng)L1 后，L 的內(nèi)容為00H 時，則重新將L 置成30H，從頭執(zhí)行。第16頁，共18頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期五第五章 第三節(jié)異步電動機(jī)的SPWM運(yùn)行三、輸出頻率和輸出電壓的計算：輸出頻率計算：(以六脈為例)1