变频控制系统单片机外围电路设计

【摘要】单片机加上适当之外围器件和应用程序，构成之应用系统成为 小系统。阳光电子学校维修专家分析认为：文章对变频控制系统单片机外围电路之设计进行了探讨。阳光电子学校维修专家分析认为：
【关键词】变频控制；单片机；外围电路

　　本次设计采用选择PHILIPS半导体公司带手动复位功能之产品MAX708。阳光电子学校维修专家分析认为：MAX708还可以监视第二个电源信号，为处理器提供电压跌落之预警功能，利用此功能，系统可在电源跌落时到复位前执行某些安全操作，保存参数，发送警报信号或切换后备电池等。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　另外，系统还扩展了可编程外围芯片PSD303。阳光电子学校维修专家分析认为：由于系统之 I/O口数量与实际所需数量还有很大之差距，故系统又扩展了两片8255A，一片用于接键盘和显示电路，一片用于接触发信号、紧急停车信号等。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　一、键盘与显示电路
　　在本次设计中，设置了一个9按键之操作电路，以代替实际现场之操作按钮。阳光电子学校维修专家分析认为：6位之LED显示电路用于显示转速、电流、以及调试时之相关项之显示。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　另外，为了便于现场工作之便，设置了5×4之矩阵式键盘，用于当系统软件等出现错误，而又不便直接对程序进行修改时之调试之用。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　二、变频系统设计
　　现代变频技术中主要有两种变频技术：交-直-交变频技术和交-交变频技术。阳光电子学校维修专家分析认为：交-直-交变频技术为交-直-交变频调速系统提供变频电源。阳光电子学校维修专家分析认为：交-直-交变频之组成电路有整流电路和逆变电路两部分，整流电路将工频交流电整流成直流电，逆变电路再将直流电逆变为频率可调之交流电。阳光电子学校维修专家分析认为：根据变频电源之性质可分为电压型和电流型变频。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　本次设计用交-交变频电路是不通过中间直流环节，而把电网固定频率之交流电直接变换成不同频率之交流电之变频电路。阳光电子学校维修专家分析认为：这种变频电路广泛应用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使用之主要是三相输出交-交变频电路。阳光电子学校维修专家分析认为：这种电路之特点：（1）因为是直接变换，没有中间环节，所以比一般之变频器效率要高；（2）有与其交流输出电压是直接由交流输入电压波之某些部分络所构成，因而其输出频率比输入交流电源之频率低，输出波形也好；（3）因受电网频率限制，通常输出电压之频率较低，为电网频率之三分之一左右；（4）功率因数较低，特别是在低速运行时更低，需要适当补偿。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　三相变频电路就较单相复杂，其电路接线方式主要有公共交流母线进线方式和输出型联结方式。阳光电子学校维修专家分析认为：具体说来，其主电路型式有：3脉波零式电路、6脉波分离负载桥式电路、6脉波非分离负载桥式电路、12脉波桥式电路、3脉波带中点三角形负载电路、3脉波环形电路。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　本次设计选用较为简单之一种—3脉波零式电路。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　三、同步电路设计
　　同步电路之功能是，在对应之晶闸管承受正向阳极电压之初始点（即控制角α之起算点）发出一个CPU能识别是哪一相同步信号之中断脉冲Utpi和要求之α角进行延时控制，输出相应之触发脉冲。阳光电子学校维修专家分析认为：三相同步电压信号经同步变压器、滤波、稳压、放大和光电隔离后分别接至单片机之P2.5、P2.6和P2.7管脚。阳光电子学校维修专家分析认为：另外，由于此处直流电源和触发电路中所用之电源不能共用，且光电耦合器输入输出端之地端亦不能共用，为了以示区别，它们之符号均有不同。阳光电子学校维修专家分析认为：
Ua、Ub、Uc 与可控硅组件之三相交流电压同相位。阳光电子学校维修专家分析认为：Ua、Ub、Uc经R3，C3滤波电路波形变换光耦隔离整形电路后输出三相方波电压，记为 KA、KB、KC，三相方波分别送给 80C196单片机之P2口之 P2.5、P2.6、P2.7端。阳光电子学校维修专家分析认为：CPU根据KA、KB、KC之值判断三相交流电源之相位。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　四、触发电路
　　在设计中，三相电路中每相均有正反两组晶闸管，每组均采用三相半波式接法，即每组用三个管子，所以一共有18个晶闸管，这样，触发脉冲也应有18路。阳光电子学校维修专家分析认为：三极管V为输出级功率放大晶体管；电容C为加速电容，与R构成微分电路，可提高脉冲前沿之陡度；为兼顾抗干扰能力和脉冲前沿陡度，一般取C为0.1μF。阳光电子学校维修专家分析认为：为保护脉冲变压器，在脉冲变压器两端并联电阻R和二极管D之串联电路，一般R阻值取为1K。阳光电子学校维修专家分析认为：电阻R为假性电阻负载。阳光电子学校维修专家分析认为：另外，为了隔离输入输出信号，加入了光电耦合器，考虑到应有足够之脉冲强度使晶闸管导通，输出极电压设为15V。阳光电子学校维修专家分析认为：在出发电路中，为了得到足够之脉冲宽度，而且使脉冲前沿尽量陡，后沿下降快，故采用了脉冲变压器T～T。阳光电子学校维修专家分析认为：另外，为了达到电气隔离作用，亦加入了光电偶合器。阳光电子学校维修专家分析认为：再者，为便于单片机对触发电路之控制，在同步变压器1~18之输入端，分别引入了紧急封锁信号（由HSO.0 引入）和 555 定时器构成之多谐振荡器信号，而多谐振荡器之控制信号则由单片机之HSO.1 控制。阳光电子学校维修专家分析认为：这样，当电机输入紧急停车信号时，单片机通过其 HSO.0 输出高电平，这样就使得触发电路输入端口之或非门被封锁，也即封锁了变频装置之触发脉冲，使电机快速停车。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　五、保护电路设计
　　为了提高控制系统之可靠性和安全性，在交流电力系统之设计和运行中，都必须考虑到有发生故障和不正常工作情况之湖南阳光电子学校维修专家认为：也许性。阳光电子学校维修专家分析认为：在三相交流电力系统中， 常见和 危险之故障是各种形式之短路，其中括三相短路、两相短路、一相接地短路以及电机和变压器一相绕组上之匝间短路，当然也有其它形式之保护措施。阳光电子学校维修专家分析认为：具体保护形式有：电流型保护，电压型保护等。阳光电子学校维修专家分析认为：为简单起见，这里仅采用电流型保护中之短路保护和过电流保护，并在每个电机之定子输入端均接入了正反向交流接触器。阳光电子学校维修专家分析认为：另外，为防止意外情况之发生，引入了紧急停车信号，当按下紧急停车按键时单片机通过中间继电器关断接触器 KM2-KM8。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　六、反馈环节设计
　　本系统中引入了电流反馈。阳光电子学校维修专家分析认为：电流反馈采用三相交流互感器，经三相桥式整流电路及滤波电路， 后经限流、滤波及限幅电路反馈回单片机之 P0.1口。阳光电子学校维修专家分析认为：

【参考文献】
[1]方荣惠，邓先明，上官璇峰．电机原理及拖动基础[M]．中国矿业大学出版社，2001．
[2]余发山，郑征，王清灵，李辉，王玉中．自动控制系统[M]．中国矿业大学出版社，2005．
[3]余发山.单片机原理及应用技术[M].中国矿业大学出版社,2003．
[4]王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术[M].机械工业出版社,2002．
[5]王兆安，黄俊．电力电子技术[M]．机械工业出版社，2005．

　　湖南省阳光电子技术学校常年面向全国招生.安置就业。考试合格颁发全国通用权威证书：《中华人民共和国职业资格证》 、《电工证》 、《焊工证》 。采用我校多年来独创的“模块教学法”,理论与实践相结合、原理＋图纸＋机器三位一体的教学模式，半天理论，半天实践，通俗易懂，确保无任何基础者也能全面掌握维修技能、成为同行业中的佼佼者。工作(一期不会，免费学会为止)。