SPMC75实现交流变频驱动控制

发布日期:[09-01-07 22:39:46] 浏览人次:[]

摘 要:变频驱动技术已深入我们生活的每个角落,如变频空调、冰箱、洗衣机等家电。现在变频驱动主要使用PWM合成驱动方式,这要求其控制器有很强的PWM生成能力。

SPMC75系列单片机是由凌阳科技设计开发的16位微控制器芯片,具有变频专用的PWM发生模块,其内核采用凌阳科技自主知识产权的μ''nSP微处理器。SPMC75系列单片机集成了能产生变频电机驱动的PWM发生器、多功能捕获比较模块、BLDC电机驱动专用位置侦测接口、两相增量编码器接口等硬件模块;以及多功能I/O口、同步和异步串行口、ADC、定时计数器等功能模块,利用这些硬件模块支持,SPMC75可以完成诸如家电用变频驱动器、标准工业变频驱动器、多环伺服驱动系统等复杂应用。

本文介绍采用SPMC75F2413A实现交流变频驱动控制的应用。

关键词:SPMC75 VVVF 交流变频

1 引言

  系统输入电源电压为AC110V/AC220V,经全波整流后供系统使用。系统使用Sunplus公司的SPMC75F2413A产生AC三相异步电机的VVVF控制所需的SPWM信号,并完成 系统控制。使用智能功率模块实现电机的功率驱动。在AC220V输入时,系统最大能驱动1.5KW的负载。系统的变频区间为2Hz~200Hz。

2 系统框图

  系统结构如图2-1所示,主要由变频电机、电源供给、IPM功率放大、IPM隔离驱动、SPMC75F2413A组成的控制核心几部分构成。

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图 2-1 系统结构图

3 感应马达V/F控制

3.1 功能描述

  利用SPMC75F2413A的TMR3实现AC三相异步电机的V/F开环控制。使用DDS(直接数字频率合成)的方式产生控制所需要的三相SPWM。根据电机的V/F曲线随频率自动调整输出电压的大小。由于DDS固有的特点,在进行频率调整的过程中相位是连续的,用户可以在任何时候更改输出频率而不需关心当前的相位问题。同时,用户可以根据自己需要更换波形数据表而实现非正弦的波形输出。

3.2 设计原理

3.2.1 感应马达V/F控制原理

  在电机调速时,最重要是要保持磁通为额定值不变。在直流电机中,励磁系统独立,只要对电枢进行合适的补尝,保持不变很容易。而在交流异步电机中,磁通是定子和转子的磁势合成的。而且满足:

(3--1)

式中:

--气隙磁通在定子每相中的感应电动势的有效值;

--定子频率;

--定子每相绕组的串联匝数;

--基波绕组系数;

--每极气隙磁通量;

  由式(2--1)可知,只要控制好和,便可达到控制磁通的目的,为此,得考虑基频以下和基频以上两种工作情况。

1.基频以下调速

由式(2--1)可知,只要保持为常值,就可以保持不变。但是,绕组中的感应电动势是很难直接控制的,在电动势较高时可以忽略定子绕组的阻抗压降而认定,则有 = 常值;在低频时和都比较小,这时不能忽略,可以人为的抬高去补尝定子绕组的阻抗压降。

2.基频以上调速

  当基频以上调速时,频率往上升高,但却不能比额定电压还要大,顶多只能使 =。因此,由式(3--1)可知,这将迫使磁通与频率成反比,相当于直流电机弱磁升速的情况。

将以上二种情况结合起来就可以得到异步电机如图 3-1所示的变频调速特性。同时这也是变频电机调速的V/F曲线图。在实际运用中,V/F开环控制也是沿着这条曲线进行的。

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图 3-1 三相感应电机的V/F曲线

3.2.2 正弦波生成原理

  要使三相感应马达正常运行,需要使其电枢绕组通以三相交变电流,以产生圆形旋转磁场。产生三相交变电流的方法有很多,本例中使用SPWM来产生三相正弦电流。图 3-2 是三相SPWM生成原理

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图 3-2 三相SPWM生成原理

  本例使用DDS(直接数字频率合成)的方式产生SPWM。如图3 -3 所示,整个系统是一个典型的DDS频率合成系统,只不过用PWM发生模块去替换了传统的DAC。在本系统中

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本文所属专题:单片机技术 
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