基于单片机的变频器设计

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PIC单片机变频器设计

摘要变频调速技术已经成为节能和提高产品质量的有效措施。

变频调速的重要性日益得到国家的重视，在国内推广变频调速技术有着非常重大的现实意义和巨大的经济价值和社会价值。

中压变频调速技术是电力电子领域的一个制高点技术，中压大功率变频器是电力电子行业中尚未解决的一个难题。

本论文概述了中压变频器的国内外技术发展及趋势，对中压变频器各种类型的优缺点进行了分析。

阐述了单元串联多电平移相式PWM电压源型变频器原理，通过对原理的阐述,进一步透彻的掌握单元串联多电平高压变频器的内部特性。

研究了单元串联多电平中压变频器的PWM技术和SPWM技术。

基于各种PWM 控制技术的对比，本设计选定三角载波移SPWM技术作为控制方法。

文中介绍了IGBT的工作原理和各种保护方法。

给出了基于PIC单片机的五单元串联中压变频器的控制单元的软硬件设计。

关键词：变频器；单元串联中压变频器；PWM技术；移相载波SPWM技术；单片机AbstractVelocit y adjustmentt echnique of mid-voltage variable frequency is an advanced technique in power electronics realm.mid-voltage and large-power frequency converter is an unsolved difficult in power electronics industry. Its using area basicall y covers with all kinds of main ind ustry and it has a large market potential. But, compare d with latent market, our middle-voltage frequency converter (HVF) is in starting phase in which it is an extremel y good opportunit y to develop domestic frequency converter manufacturing industry. Velocit y adjustment technique of mid-voltage variable frequ ency has become effective measures to save energy and promote product quality. The expansion of velocit y adjustment technique has got very important and realistic meaning and tremendous economic and societ y value.The progress and the trend of HVF techni que，the market requirements domestic and abroad for HVF are reviewed. The advantage and disadvantage of different HVF t ypes, effects of HVF on electric net and electric motor areanal yzed in detail.The paper studied the PWM technology and SPWM technology fo r medium voltagec ascadedm ultilevelin verters. Based on the anal ys is of kinds of PWM technologies，the design choose the Triangle_Carrier phase-shifted SPWM for cascaded multilevel inverters as control technology.The paper introduced the operation pr inciple and many kinds of protection methods of IGBT.The software and hardware design of control unit of the Five_units Cascaded Medium Voltage Inverter is introduced.Key Words：frequency inverter；Cascaded Medium Voltage Inverter ；PWM Technology；phase-shifting carrier SPWM；Single-Chip Microcomputer目录摘要 (I)Abstract (II)第1章概述 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 中压变频器的类型 (1)1.3 中压变频器国内外研究概况 (2)1.4 变频器主器件－电力电子器件的发展现状 (3)第2章单元串联多电平变频器工作原理及其特点 (5)2.1 概述 (5)2.2单元串联多电平变频器主电路结构 (5)2.3 单元串联多电平变频器工作原理 (6)第3章 IGBT介绍及其保护电路 (8)3.1 IGBT介绍 (8)3.2 IGBT 的工作原理 (8)3.2.1 基本工作原理 (8)3.2.2 IGBT 的主要参数 (9)3.2.3 IGBT 的安全工作区 (10)3.2.4 IGBT 对驱动电路的要求 (11)3.3 保护措施 (12)3.3.1 IGBT栅极的保护 (12)3.3.2 集电极与发射极间的过压保护 (13)3.3.3 集电极电流过流保护 (15)3.3.4 过热保护 (17)第4章PWM技术和SPWM调制方法综述 (17)4.1 PWM技术基本概念 (17)4.1.1 PWM控制的基本原理 (18)4.1.2 PWM技术基本概念 (19)4.2 SPWM调制方法对比分析 (24)4.2.1 采样法SPWM (24)4.2.2 谐波消去法SPWM (27)4.2.3 载波相移SPWM（CPS－SPWM） (29)4.2.4 小结 (31)第5章控制电路设计 (31)5.1 设计任务、要求和参数 (31)5.2 主电路设计概述 (31)5.2.1 变频器的构成 (31)5.2.2 变频器各部分概述及本设计主电路方案选择.. 325.3 PIC系列单片机简介 (34)5.3.1 PIC系列单片机的特点 (34)5.3.2 PIC系列单片机的优势 (35)5.3.3 本设计选用的PIC16F877介绍 (36)5.4 控制部分设计 (37)5.4.1 控制电路方案选择 (37)5.4.2 控制电路各部分设计 (38)5.4.3 IGBT驱动电路设计 (46)5.4.4 PIC16F877系统接线 (51)第6章软件设计 (52)6.1 程序设计思路 (52)6.2 程序流程图 (53)6.2.1 主程序流程图 (53)6.2.2 AD转换子程序流程图 (53)6.2.3 I/O口初始化子程序流程图 (53)6.2.4 AD模块初始化子程序流程图 (53)6.2.5 外部、电平中断服务子程序流程图 (53)6.2.6 定时器中断服务子程序流程图 (53)6.3 软件清单 (57)第7章实验结果和分析 (62)7.1 实验内容 (62)7.2 实验仪器 (62)7.3 实验波形 (62)7.4 实验结果分析 (63)第8章设计总结 (64)元器件明细表 (65)参考文献 (69)英文资料原文 (70)英文资料翻译 (77)致谢 (87)兰州理工大学毕业设计说明书第1章概述1.1 设计背景由于电力电子技术、微电子技术和现代控制理论以惊人的速度向前发展，随之带动了交流传动技术日新月异的进步。

基于单片机控制的变频调速系统设计流程图

使用单芯片微控制器设计频率转换速度调节系统的过程，就像踏上了令人兴奋的冒险！我们需要制定系统的要求和规格，比如找出它需要处理的电压和频率范围，以及它应该包装多大的功率和它的控制需要有多精确。

我们必须考虑这个系统将在哪里使用，以及如果有什么令人讨厌的环境或安全问题需要注意。

一旦我们得到了所有排序，它的时间去购物周围最冷。

我们说的是挑选我们梦想的单芯片微控制器，以及电源装置，传感器，以及我们需要让这个系统唱歌的任何东西。

我们必须保持我们的眼皮子为交易，业绩，并确保一切一起玩好在宏伟的设计。

让最终频率转换速度调控系统的探索开始！
一旦你挑出所有部件，下一步要做的是制定计划如何控制整个系统。

这意味着想出最佳的方法，让一切运转顺利，并写出软件，让它在微小的微控制器上实现。

控制计划需要考虑你希望事情发展的速度，还要注意任何可能搅乱事情的外界因素。

包括安全性能很重要以免任何破损或出错一旦控制计划全部确定，就可以投入操作，并在微控制器上进行测试。

这意味着写代码，让它准备好运行在微控制器上，然后检查以确保它像它应该的那样工作。

整个系统需要经过测试，以确保它符合所有的要求，并做它应该做的事。

这可能需要用不同数量的东西来尝试，移动，确保它的反应是正确的方式当事情改变。

基于单芯片微控制器控制的频率转换速度调节系统的设计过程，需要细致地定义系统要求，明智地选择合适的人，仔细地开发控制算法，并严格测试系统的整体凝聚力。

每一个步骤对于确保该系统满足其业
绩和安全需要都是必不可少的。

通过坚持结构化设计过程，工程师可
以构建一个可靠而有效的频率转换速度调节系统，适用于广泛的背景。

基于DSP单片机的变频器快速响应控制逆变器设计

基于DSP单片机的变频器快速响应控制逆变器设计无标题随着现代工业的高速发展，变频器作为电力变换的重要设备在各个行业中的应用越来越广泛。

随着电力电子器件技术的不断进步，目前基于数字信号处理（DSP）开发的变频器也被广泛采用，其性能高效、功能全面，成为现代化工业必不可少的控制装置。

本文旨在通过对DSP单片机的设计，实现变频器快速响应控制逆变器的设计，从而提升工业生产过程的效率。

一、变频器的概述变频器是一种能够实现交流电机转速控制的设备，适用于变频调速系统中。

它主要包括整流器、滤波器、逆变器三大部分，其中整流器是将交流电源变换成稳流直流电源，滤波器是将直流电源中的纹波滤除掉使电压平稳，逆变器则是将直流电源控制为交流输出。

变频器的基本原理是：通过半导体器件（IGBT、MOSFET等）的开关控制，将直流电源控制成交流输出电源，从而实现电机的转速控制。

变频器的应用领域非常广泛，如电梯、空调、冷冻空调等，已成为现代工业传动控制的主要设备。

二、基于DSP单片机的变频器控制设计随着可编程控制器（PLC）和单片机微处理器的普及，DSP单片机不仅在通信、电力等领域中得到了广泛的应用，而且在变频器领域中也得到了越来越多的应用。

相对于传统的模拟电路和数字电路控制方式，基于DSP单片机的变频器控制可以实现快速响应、更准确的控制系统和更灵活的功能扩展。

本文基于DSP单片机的变频器控制设计主要采用了TI的TMS320F28335芯片作为控制核心，实现快速响应控制逆变器的功能。

1. 系统设计基于DSP单片机的变频器控制系统所需的硬件基本板块包括：TMS320F28335芯片、驱动板、直流电源电路、开发板以及组合电机系统等。

其中，驱动板主要负责控制系统的闭环反馈控制和功率输出控制；直流电源主要是将市电转换成所需的直流电；开发板主要提供控制接口，组合电机则是模拟实际的工业生产场景。

在系统设计中，将回路分为两部分：电压反馈回路和速度反馈回路，其中电压反馈回路主要负责基本的电机控制，通过内部放大电路和比较器对输出电压进行控制。

基于单片机的SPWM变频调速器设计

摘要变频器具有调速精度高、响应快、保护功能完善、过载能力强、节能显著、维护方便、智能化程度高、易于实现复杂控制等优点。

从变频器技术发展来看，电动机交流变频技术将成为今后工业自动化的主要对象之一，是当今节能、节电、改善工艺流程，以及提高产品质量和改善环境、推进技术进步的一种主要手段。

变频器的发展趋势是小型化、智能化、多功能、大容量、低价格的方向。

本文重点介绍了C8051F040单片机硬件和软件设计，硬件电路方面详细阐述了单片机的最小系统及外围电路；软件设计方面，首先，通过单片机的可编程计数器阵列PCA来实现输出频率可变的正弦脉宽调制控制波形，具体包括PCA的设置和16位SPWM实现的软件编程；其次，给出单片机内部的频率捕捉程序和软件设计；最后，分析了单片机最小脉冲的解决方法。

该SPWM波形控制方法简单，精度较高，效率高，实时性好。

目前市场相继推出的数字式SPWM变频器中，大多数都采用了专用的SPWM 芯片（如HEF4752，SLE480）.这样可以使编程简单，但增加了投入，鉴于此，本设计主要是通过单片机的控制，产生SPWM波形的变频器，从而降低变频器的成本，可以使变频器得以推广。

关键词：单片机,SPWM ,变频器DESIGN OF SPWM FREQUENCY CONVERTER BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTERABSTRACTFrequency converter speed control precision, fast response, good protecting function, strong overload capacity, energy saving significantly, convenient maintenance, high intelligent degree, easy to realize complex control, etc. From the inverter technology, ac. frequency conversion electric motor technology will become one of the main object in industrial automation, is the energy saving, power saving, improve process flow, and improve product quality and improve the environment, one of the main means to promote technological progress. Inverter is the development trend of miniaturization, intelligent, multi-functional, large capacity, low price direction.This article focuses on the C8051F040 microcontroller hardware and software design, hardware circuit aspects in detail elaborated the SCM smallest system and the peripheral circuit; Software design aspects, first of all, through the single-chip microcomputer programmable counter array PCA to realize the output variable frequency sinusoidal PWM control waveform, including the setting of PCA and 16-bit SPWM realization of software programming; Second, given the frequency of thesingle chip microcomputer internal capture program and software design; Finally, the paper analyzes the single chip microcomputer minimum pulse solutions. The SPWM waveform control method is simple, high precision, high efficiency and good real-time.Launched digital SPWM inverter in the market at present, most of them adopt the SPWM dedicated chip (such as HEF4752, SLE480). This allows the programming is simple, but increase the investment, in view of this, this design is mainly controlled by MCU, produces SPWM waveform of the inverter, and reduces the cost of the inverter, can make the inverter to promotion.KEY WARDS:single chip microcomputer, SPWM, the inverter目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1 国内外的发展现状 (1)1.1.1 国内的发展现状 (1)1.1.2 国外的发展现状 (1)1.2 研究背景 (2)1.3 本论文的组织和结构 (3)2 变频器的控制及其原理 (4)2.1 变频器简介 (4)2.1.1 变频器的分类 (4)2.1.2 变频器的应用领域 (4)2.2 变频器的原理 (4)2.2.1 交——交变频 (4)2.2.2 交——直——交变频 (5)2.2.3 变频器的电路图 (6)2.3 SPWM变频器IGBT输出的调制方式 (7)2.3.1 SPWM原理 (7)2.3.2 SPWM的调制方式 (8)2.4 U/f的控制方式 (11)3 硬件设计 (13)3.1 硬件系统原理框图及其总体方案 (13)3.1.1 系统结构框图 (13)3.1.2 专用芯片SLE4520结构及简介 (13)3.2 C8051单片机简介 (15)3.2.1 单片机的发展 (15)3.2.2 单片机的最小系统 (15)3.2.3 单片机的键盘及显示电路 (16)3.3 IGBT驱动及其电路 (20)3.3.1 IGBT简介 (20)3.3.2 IGBT驱动 (20)3.3.3 IGBT的保护电路 (22)3.4 控制电路设计 (23)4 软件设计 (25)4.1 SPWM波的生成 (25)4.1.1 计数器阵列PCA (25)4.1.2 SPWM波形的生成 (27)4.2 16位的SPWM软件编程 (28)4.3 频率的捕捉程序 (29)4.4 最小脉冲问题分析 (30)5 结论与展望 (31)5.1 变频器的结论 (31)5.2 设计的展望 (31)参考文献 (33)致谢 (36)1 绪论随着电力电子技术和微机控制技术的进步，为交流电力拖动的开发创造提供了更有利的发展条件。

基于单片机的PWM变频调速设计。

基于单片机的PWM变频调速系统设计（只要肯花20财富值下载此文档，我就给你proteus仿真电路图，.hex文件和完整程序下载后加好友并注明百度课程设计文档，我就发文件压缩包，在我的百度云盘里。

）摘要：本文研究了利用at89c51单片机控制PWM信号从而实现对直流伺服电机转速进行控制的方法。

文中对PWM信号的调速原理做了详细的论述。

此外，系统中采用了芯片L298作为直流伺服电机的驱动模块，完成了在主电路中对直流电机的控制。

另外，文中介绍了Proteus的使用，并对该调速系统做了仿真。

鉴于Proteus7.1版本不能直接使用C语言进行仿真，采用了Keil生成了Hex文件，并导入到Protues工程中进行仿真。

最后，文中详细给出了电路图和c语言程序关键词：PWM调速；单片机；直流伺服电机目录第一章概述 (4)1.1 PWM调速系统的组成和功能 (4)1.1.1 PWM信号发生与调节模块 (4)1.1.2 PWM信号放大与电机驱动模块 (5)1.1.3 负载模块 (5)1.2 单片机概述 (5)1.2.1 单片机及其发展历程 (5)1.2.2 单片机的应用领域及发展趋势 (5)1.3 计算机仿真概述 (6)第二章 PWM调速技术 (7)2.1 PWM的基本原理 (7)2.1.1 PWM信号简介 (7)2.1.2 PWM调速原理 (8)2.2 系统设计方案 (9)2.2.1 系统总体设计思想 (9)2.2.2 系统总体设计框图 (9)第三章 PWM调速系统设计 (10)3.1 系统硬件设计 (10)3.1.1 主电路设计 (10)3.1.2 AT89C51单片机简介 (10)3.1.3 功率放大驱动芯片介绍 (13)3.1.4 伺服电机介绍 (14)3.2 系统软件设计 (16)3.2.1 程序流程图 (16)3.2.2 C语言程序设计 (16)3.3 PWM调速系统仿真 (19)3.3.1 系统仿真电路图 (19)3.3.2 电压输出波形 (19)第四章总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)第一章概述本文主要研究了利用与MCS-51兼容的at89c51单片机，通过PWM方式控制直流电机调速的方法。

单片机控制变频调速的设计.-基于单片机控制的变频调速系统设计

毕业综合实践论文姓名：武德军学号：10140233系部：电子电气工程系专业：电气自动化技术班级：电气1034题目：单片机控制变频调速的设计指导教师：韩亮前言最近几年，随着新型电力电子器件的不断涌现和计算机技术的飞速发展，高性能的交流电动机变频调速系统得到了广泛的应用，它的显著的节能效果和灵活的运行方式，给人们留下了深刻的印象。

本论文首先论述了变频调速的基础技术，简述了它在我国的发展和应用以及今后在这方面应做的工作；其次对系统的主电路、控制电路、电气控制电路以及实现控制的软、硬件进行了系统地分析，并对调速系统的实施方案进行了论证。

在此基础上，调速系统主电路采用了交-直-交型电路形式，并采用IGBT 作为主电路的功率开关器件；根据SPWM 波形的生成原理，从硬件和软件上探讨了基于MA818 ，用于IGBT 控制的数字化PWM 波形产生器的实现方法；根据系统的设计要求，选择了转速负反馈控制，提高了系统的精度和稳定度；最后完成了相应的电气控制电路。

经相关的实验及仿真波形分析，表明该系统满足预期的设计要求。

1.1 交流变频调速技术的发展与研究现状 (5)1.2 变频调速技术的优点和发展方向 (5)1.3 相关技术分析 (8)1.4 本章小结 (9)第二章系统方案 (11)2.1 系统主电路方案的确定 (11)2.2 系统控制电路方案的确定 (13)2.3 系统总体结构框图 (14)2.4 本设计所要完成工作 (15)2.5 本章小结 (15)第三章系统主电路设计 (16)3.1 主电路工作原理 (16)3.2 系统主电路参数设计与选择 (18)3.3 本章小结 (21)第四章系统硬件设计 (22)4.1 触发控制电路框图 (22)4.2 SPWM 生成原理 (22)4.3 MA818 结构及工作原理 (24)4.4 单片机89e28rd2特性 (25)4.5 驱动电路EXB841 介绍 (26)4.6 A/D 转换 (27)4.7 本章小结 (28)第五章软件设计 (29)5.1 数字PID 控制 (29)5.2 数字滤波技术 (33)5.3模数转换方式................................. (36)5.4 MA818 编程 ......... .. (37)5.5.本章小结 (39)参考文献 (41)结束语 (42)附录 (43)电气自动化技术专业毕业综合实践报告第一章交流变频技术1.1 交流变频调速技术的发展与研究现状在过去的几十年里,世界范围的工业进步的一个重要因素是工厂自动化程度的不断提高。

基于单片机的变频器设计.概要

基于单片机的特殊变频器的设计

、八、-前言在现代工业和经济生活中，伴随着电力电子技术、微电子技术以及现代控制理论的发展，变频技术已广泛应用于各个领域。

PWM 控制技术一直是变频技术的核心技术之一。

1964 年 A.Schonung 和H.Stemmler 首先在《BBC 》评论上提出把这项通讯技术应用到交流传动中，从此为交流传动的推广、应用开辟了新的局面。

从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考正弦波比较，产生正弦脉宽调制SPWM 信号以控制功率器件的开关开始，到目前采用全数字化方案，完成优化的实时在线的PWM 信号输出，可以说直到目前为止，PWM 在各种应用场合仍占主导地位，并一直是人们研究的热点。

本文首先对变频技术、PWM 控制原理等内容进行介绍。

在充分了解PWM 变频原理的情况下，设计一个用单片机产生PWM 脉冲信号，达到变频目的的系统。

整个系统的上位机部分采用Borland 公司推出的可视化开发工具Delphi7.0 来实现；下位机CPU 选用美国ATMEL 公司生产的AT89C2051 单片机来实现。

目录1. 绪论 (1)1.1变频技术 (1)1.2变频技术的发展 (1)1.3设计的主要内容及意义 (2)1.3.1 主要内容 (2)1.3.2 意义 (3)2. 变频器基本原理与系统硬件设计 (4)2.1变频器基本结构及功能原理 (4)2.1.1 变频器的基本结构 (4)2.1.2变频器的功能原理 (4)2.2系统硬件设计 (4)2.2.1 系统变频器主电路 (5)2.2.2整流单元 (5)2.2.3直流中间单元 (6)2.2.4逆变单元 (6)3 PWM方法与控制技术................................................................. ••••11 3.1 PWM控制的基本原理 (11)3.2 PWM变频的微型计算机实现 (16)4 系统程序设计.......................................................................... •••22 4.1下位机结构及程序编制 . (22)4.1.1 单片机AT89C2051 (22)4.1.2单片机产生PWM虫发脉冲的程序编制 (27)4.2上位机程序编制及实现 (33)4.3系统下位机与上位机通讯程序编制 (36)4.3.1串行通讯接口电路 (36)4.3.2 串行通信的WindowsAPI简述 (37)4.3.3串行通信相关函数 (37)4.3.4 API 函数使用流程 (38)4.3.5通信步骤 (39)4.3.6 上、下位机通信程序的编制 (39)4.4上位机通信部分运行调试 (43)结束语 ........................................................................ 错误！未定义书签。

基于单片机的SPWM变频器设计探究

基于单片机的ＳＰＷＭ变频器设计探究张丁雷摘㊀要：随着电子技术的发展，传统的电气传动将面临着重大的变革，直流调速已经逐步被交流调速所取代㊂交流电机相对于直流电机而言具有结构简单㊁故障率低㊁易维护等众多优点，因而在调速领域具有独特的优势㊂全自动型功率器件的出现以及控制理论的不断发展，交流调速系统在控制性能以及经济性方面都能够与直流电机相媲美，且更适合应用于高速㊁高压㊁恶劣的环境中㊂文章采用ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８Ａ单片机控制三相交流异步电机，通过ＳＰＷＭ技术对交流电机进行恒压频比控制，设计出一款通用变频调速系统㊂关键词：ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８Ａ单片机；变频调速；ＳＰＷＭ一㊁引言变频器是一种交流调速设备，主要功能是解决交流电调速困难以及交流设备效率低㊁可靠性差等问题，其能够在很大程度上提升电机的调速性能㊂但是，由于市场上变频器的价格不菲，且所集成的功能众多，无法在低功率的家电中使用㊂因此，笔者企图以较低的成本来设计一款实用的变频器，以便能够在家电上使用㊂二㊁总体设计方案变频是将固定频率的交流电转换为频率连续可调交流电的过程㊂文章设计的变频其总体由两部分构成：一是电力部分，其采用各种电力半导体器件，以此来实现电力形式变换的电路；二是驱动控制部分，电力部分依赖于控制部分展开工作，该部分决定了变频器的工作性能与操作性能等㊂三㊁系统硬件设计本设计采用ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８Ａ单片机为控制部件，所设计出的硬件结构主要包括主电路㊁控制电路㊁检测电路以及供电电源电路组成㊂本系统采用ＳＰＷＭ变频技术，为了将开发周期尽可能地缩短，由组态软件中的上位机编程软件来调整系统参数㊂通过上位机ＲＳ２３２接口负责将参数发送给下位机，在ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８Ａ接收到信号后将电路采集的数据进行矢量计算，由ＣＰＵ输出ＳＰＷＭ波形并送入到驱动电路的输入端口；ＳＰＷＭ波经过驱动电路输出放大的ＳＰＷＭ波形；经过滤波电路输出三相正弦波㊂ＣＰＵ对系统的运行状态进行实时监控，在系统出现短路㊁过流等故障时，则可通过检测电路检测出故障信号，并经过处理再转换为电压信号，然后将信号输出并封锁，以此来保障电机的运行㊂（一）电路设计１．主电路设计主电路采用交流－直流－交流的电路结构，由整流㊁中间滤波以及逆变器组成㊂具体采用ＩＲ２３０集成电路，该种电路适用于功率ＭＯＳＥＦＥＴ所驱动的照明镇流器㊁电源和电机等㊂通过改变输入逆变器的ＳＰＷＭ波的宽度来调节输出波形的频率，以此来实现变频的目的㊂２．控制电路设计芯片作为控制电路的核心部件具有重要的意义，文章采用ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８Ａ单片机，其主要功能是将检测数据转换为ＳＰＷＭ波，处理输入和输出端数据，以起到系统控制的作用㊂ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８Ａ集成了控制ＰＷＭ输出定时器，每个定时器都能够输出三相ＰＷＭ波形，各定时器之间通过联合电机的反馈环控制㊂３．检测电路设计系统在理想的情况下能够稳定地运行，但是在实际应用过程中，各种因素都有可能导致系统出现故障㊂处于增强系统运行稳定性的目的以及在系统出现故障时的保护，需要对电路进行实时的检测，检测电路由过流㊁过压检测及保护电路以及转速度检测及保护电路组成㊂过流检测电路是通过电流传感器来实现对三相异步机的三相电流㊂当三相异步机出现过路电流时自动切断继电器电源㊂电压检测和保护电路主要是检测通过整流输出的高压直流的母线电压，由于母线电压对逆变系统具有较大的影响，因此需要设计保护电路㊂过压保护电路采用串联保险丝与并联压敏电阻的方法㊂通过保险管来限制了过大的电流，压敏电阻是在电压过大的情况下降低电路的电压以起到保护的作用㊂转速检测电路采用电增量编码器作为速度传感器㊂增量编码器是通过数字的形式来确定被检测目标相对于基点的瞬时位置，通过接口转速检测电路测量电机的角速度㊂（二）频率显示模块由于单片机ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８Ａ的驱动能力不够，这就需要采用三极管驱动数码对变频器的频率进行直观地显示，从而实现精确控制的目的㊂四㊁系统软件设计本系统采用的是基于ＳＰＷＭ的电流控制方法，通过处理采样信号来产生ＳＰＷＭ驱动信号对逆变器进行控制㊂在系统上电后，初始化模块仅设置一次，然后就循环执行控制程序，并在这个执行的过程中定时发生中断，系统执行程序在中断与主程序中进行，所产生的ＳＰＷＭ信号加入数据处理模块中运算，将运算结果储存到ＭＣＰ寄存器中，通过对逆变器的控制来调节电动机的速度来完成控制信号的产生㊂五㊁调试在对系统调试的总体思路是先进行部分调试，然后再进行整体调试㊂当系统上电时，首先对其电源工作是否正常进行检测，在系统正常工作后采用示波器来观察ＰＷＭ波形㊂最后，将１８Ｖ电压加到系统输入端，并在系统负载端串上滤波电路㊂六㊁结论文章在对大量资料进行收集㊁分析和整理学习的基础上，以三相交流异步电动机作为被控制对象，采用ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８Ａ单片机作为处理器，通过ＳＰＷＭ控制技术对交流电机实现恒压频比控制，设计出了基于ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８Ａ交流电机变频器，在考虑实际生产中硬件结构的基础上，编写了相应的软件程序，所设计的变频器电路结构简单，可靠性高且实用性好，基于三相交流异步电动机的变频调速将具备广阔的应用前景㊂参考文献：［１］向楠，黄道业．基于ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８Ａ单片机的交流变频器的设计［Ｊ］．西安文理学院学报（自然科学版），２０１５（２）：１１－１３．［２］吴守帧，藏英杰．电气传动的脉宽调制和控制技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９５．作者简介：张丁雷，杭州浙泰电气有限公司㊂８８１。

基于单片机的单相SPWM变频器设计_唐中燕

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作者简介 :彭韬(1978 —), 男 , 西安交大硕士研究生 , 主要研究方向为电机微机控制及电力电子技术。
A Novel Method of Smooth Start and Stop Digital Control for Sensorless BLDCM
PENG Tao , YU Zhen-min (Electrical Engineering College , Xi' an Jiaotong University Xi' an 710049 , China) Abstract :A position -sensorless BLDCM digital control system based on TMS320F240 and ML4425 is developed , a smooth start and stop method is mostly introduced and realized .The experimental results validate that the BLDCM can start and stop smoothly and reliably with the digital control method . Key words:sensorless ;BLDCM ;smooth start and stop
TANG Zong-yan (North china Electric Power University Baoding 071003 , China) Abstract :A Single -Phase SPWM -VVVF is introduced in this paper .It is based on single -chip computer (80C196KB)and asymmetry -regulation -sampling .Hardware composition and software design are described . KeyWord :SPWM ;VVVF ;single -chip computer

利用单片机设计通用变频器

利用单片机设计通用变频器通用变频器是一种利用单片机进行控制的电气装置，能够调节电机运行的频率，从而控制电机的转速。

它广泛应用于各种机械设备中，如电梯、空调、水泵、风扇等，可以提高电机的效率和可控性。

本文将从原理、设计过程、功能特点以及应用领域等方面介绍通用变频器的设计。

首先，通用变频器的原理是利用单片机实现对电机供电电压的调节，从而改变电机的频率和转速。

单片机通过接收外部传感器的反馈信号，对输出电压进行实时调整，使电机的转速保持在预设的范围内。

常见的单片机型号有AT89C51、STM32F103等，它们能够满足通用变频器的设计要求。

其次，通用变频器的设计过程包括硬件设计和软件设计。

硬件设计部分主要是选取合适的电机和驱动电路，确定输入和输出电压的范围，以及搭建必要的传感器和控制电路。

软件设计部分则是编写单片机的控制程序，对输入信号进行采样和处理，然后通过PWM信号控制电机转速的调节。

在功能特点方面，通用变频器具有以下几个主要特点：首先，它具有高效节能的特点，通过控制电机的转速，可以根据实际负载情况动态调整电机运行的频率和电压，以达到最优的效果。

其次，通用变频器具有稳定性好的特点，单片机控制的精度高，可以实时监测电机的运行状况并进行调整，使电机保持稳定运行。

再次，通用变频器具有多功能的特点，可以通过调整单片机的控制程序，实现电机的正反转、启停控制、加减速控制等多种功能。

最后，通用变频器具有智能化的特点，单片机可以通过与其他设备的通讯接口，实现远程监控和控制。

通用变频器广泛应用于各个行业，如工业自动化、交通运输、农业和家庭电器等。

在工业生产中，通用变频器可以提高生产效率，减少电能消耗，同时也可以降低机械设备的损耗和维护成本。

在交通运输领域，通用变频器可以用于电梯、卷闸门、自动扶梯等设备的控制，提供安全和便利。

在农业领域，通用变频器可以用于水泵、灌溉设备等的控制，提高灌溉效率和水资源利用率。

在家庭电器中，通用变频器可以应用于空调、洗衣机等设备的控制，提供舒适和节能。

基于单片机实现SPWM制作空调变频器

基于单片机实现SPWM制作空调变频器SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦脉宽调制）是一种通过改变脉冲宽度来调制正弦波形的技术。

在空调变频器中，SPWM被用来控制空调压缩机的转速，从而实现空调运行的频率调节。

1.信号采集：空调变频器需要采集环境温度和设定温度信号。

可以通过温度传感器采集环境温度，并通过按钮或旋钮等输入设备采集设定温度信号。

2.控制算法：控制算法主要包括温度控制算法和SPWM生成算法。

温度控制算法根据环境温度和设定温度计算出控制信号。

SPWM生成算法根据控制信号生成相应的SPWM波形。

3.SPWM输出：根据SPWM生成算法生成的波形，控制输出信号，控制空调压缩机的转速。

通过改变脉冲的占空比，改变压缩机的电流和电压，从而控制压缩机的运行频率。

4.过温保护：在空调变频器中，还应该添加过温保护功能，以避免设备超过安全温度。

可以使用温度传感器检测设备温度，并在温度超过安全限制时触发过温保护措施，例如关闭空调压缩机。

在实际实现过程中，可以使用一块适配单片机的PWM模块来生成SPWM波形。

通过调整PWM的占空比和频率，可以改变SPWM的周期和幅值，从而实现空调压缩机的转速调节。

此外，为了保证空调变频器的稳定运行，还可以加入软起动、过压保护、电流保护等功能。

软起动可以避免空调压缩机在启动时产生过大的冲击电流；过压保护可以保证电压在合适范围内，避免对设备损坏；电流保护可以监测压缩机输出电流，避免过大的电流对设备造成损害。

总结起来，基于单片机实现SPWM的空调变频器需要进行信号采集、控制算法设计、SPWM输出和各种保护措施设计。

通过合理的控制算法和SPWM生成，可以实现空调压缩机的转速调节，从而实现空调的变频控制，提高能效和舒适度。

基于单片机的变频电源控制器设计

变频器是从上世纪中叶发展起来的一种交流调速设备。

它是为了解决传统的交流电机调速困难、传统的交变速设备不但结构复杂且效率和可靠性均不尽人意的缺点而出现的。

由于其使交流电机的调速围和调速性能均大为提升，因此交流电机逐渐代替直流电机出现在各种应用领域，即便是以往只可能是直流电机出现的伺服控制领域。

随着电力半导体长足发展，变频器也随之不断进步。

今变频器已深入我们的日常生活，随处可见其为我们服务的身影。

本文从变频器的基础理论出发，对主要器件和开发环境进行分析，之后对硬件设计进行研究，主要包含变频器的总体结构、交流功率模块、变频控制模块等容的设计。

在系统软件设计方面主要进行SPWM参数的计算和串行通信中断程序等容。

希望本文的研究可以为我国变频器的研究带来具有价值的参考和借鉴。

关键词：变频器；STC单片机；智能功率模块(SPM) ；SPWM1.1课题研究背景及意义 (2)12变频器的现状与发展方向 (3)1.3主要容 (4)第二章逆变电路的拓扑结构及工作原理 (5)2.1逆变电路常用拓扑结构简介 (5)2.2变换电路常见拓扑结构的工作原理及其特点 (5)第三章硬件系统设计 (9)31变换电路选择 (9)32主电路设计 (9)3.3 SPWM逆变器的设计 (10)3.4控制电路设计 (12)3.5IGBT驱动电路设计 (12)3.6电压、电流、频率测量电路 (13)3.7键盘、显示电路 (14)第四章系统软件设计 (18)4.1控制模块设计 (18)4.2初始化程序 (22)4.3显示中断程序 (22)44显示子程序及键盘服务程序流程图 (23)参考文献 (26)致 (27)引言变频电源顾名思义就是能够提供可调频率输出的电源，变频电源是这样一种设备，能够将交流电输入转换为用户所需要的电压和频率的正弦波输出的变换器。

随着电力电子技术的发展，电子系统等设备种类繁多，与人们的工作和生活息息相关，变频电源成为不可缺少的优质、可靠的电源。

基于单片机的PWM变频调速设计。

基于单片机的PWM变频调速设计引言随着工业现代化进程的不断推进，电机在控制领域中的地位越来越重要。

尤其是在工业生产中，电机广泛应用于各种机械设备中，成为机器人、自动化、计算机数控和其他诸多领域的核心部件。

在电机控制技术中，PWM变频调速技术是一项重要的技术之一。

本文将介绍基于单片机的PWM变频调速设计方案。

PWM变频调速技术概述PWM变频调速技术是一种常用的电机控制技术，它通过控制电机的电压和频率来实现电机调速。

PWM是脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）的缩写。

PWM调速的基本原理是：控制电机输入电压的高低电平占空比，通过增加高电平时间和减少低电平时间，将交流电转换为类似直流电的脉冲信号，通过改变高电平时间和低电平时间的比例，进而调节电机的转速。

PWM变频调速技术的主要优点是：调速性好、运转平稳、效率高、噪音小、寿命长等。

因此，它广泛应用于各种类型的电机控制中。

基于单片机的PWM变频调速设计基于单片机的PWM变频调速设计方案主要包括三个部分：电路设计、控制程序设计和调试测试。

下面分别介绍这三个部分的具体内容。

电路设计基于单片机的PWM变频调速电路设计包括三个主要部分：电源部分、控制部分和驱动部分。

电源部分：主要是提供电压稳定的电源。

电源电压需要根据电机的额定电压来设计，同时需要具备一定的稳定性。

控制部分：主要包括单片机和控制电路，其中单片机可以根据需要选择8051或者AVR等常用的型号，控制电路主要是为了控制电机的频率、占空比等参数。

驱动部分：主要是将控制信号转变为电机驱动信号。

在选择电机驱动芯片时需要考虑驱动能力与芯片成本的平衡，可以选择L298N或MOS。

控制程序设计基于单片机的PWM变频调速控制程序设计主要包括以下工作：1.根据PWM变频调速技术的原理，编写程序实现占空比和频率的控制。

2.编写中断服务程序，完成电机转速反馈信号、过流保护等功能。

3.根据需求编写界面程序，实现电机开关控制、速度选择、过电流保护等功能。

基于STC单片机的电机变频控制器设计

摘要电机变频控制器，是一种无机械运动的频率调控装置。

它把电力配电网50Hz恒定频率的交流电，变成可调频率的交流电，供普通的交流异步电动机使用。

对电机具有高效的驱动性能及良好的控制特性。

现在变频器在过程控制、提升控制、家电等中得到广泛的应用，而本设计主要是讨论其在家电中的使用。

在设计中采用STC12C5410AD作为主控制单片机实现电机变频控制器，使用智能功率模块( SPM)FPAL15SH60对电机进行驱动。

控制器能实现20--250Hz信号的输出，可通过手动或自动的方法调节频率，并能显示实时频率。

具有输入欠压保护、输出过压过流保护功能和过温监测等功能。

工作原理是由单片机产生初始的SPWM控制信号，把取样电压和设定的参考电压相比较得到输出电压与参考电压的误差值，电压误差值反馈到单片机内部进行数据处理，再由单片机对SPWM信号进行修正后输出，从而达到对电机控制。

本设计以高性能单片机为电机的控制中心，通过智能功率模块达到对电机的驱动，最终实现对电机的控制。

使其在实际使用中达到低功耗，高效率的效果。

关键字：变频器；STC单片机；智能功率模块( SPM )；SPWMBased on STC-MCU Inverter Controller DesignStudent：CHEN Xiao-lan Teacher: LU Er-qingAbstract: Motor inverter controller is a motion-control device that non-mechanical frequency.Its electricity distribution network to a constant frequency AC 50HZ into AC adjustable frequency for the use of ordinary AC asynchronous motor.It’s drive with efficient performance and good control characteristics for motor.Inverter has been widely used in the process control, enhance control, and home electrical appliances, but mainly to discuss the design of its use in household appliances.In the design used STC12C5410AD single-chip as the main control variable frequency motor controller, and use of smart Power Module (SPM) FPAL15SH60 of the motor drive. Controller to achieve 30 - 150Hz output signal ,it can be manually or automatically adjust the frequency of the method , and displaying frequency value in real time. Including Including input under-voltage protection, output overvoltage and overcurrent protection features such as over-temperature monitoring.T he working principle is generated from the initial single-chip SPWM control signals, the sampling voltage and set the reference voltage to be compared with the reference voltage output voltage of the error, voltage error feedback to the internal single-chip data processing, and then SPWM signal from the micro to the revised output of motor control to achieve.The design for high-performance single-chip motor control center, through the smart power module for motor drive to achieve, and ultimately the control of motor. To achieve in practice the use of low-power, high-efficiency results.Keyword: Inverters;single-chip inverter; Smart Power Module (SPM)；Sine Pulse-Width Modulation(SPWM)摘要 (I)ABSTRACT (II)1 引言 (1)1.1 变频器发展与主要成果 (2)1.2 变频器的现状与发展方向 (3)1.3 设计的意义与主要内容 (4)2 主要器件和开发环境 (6)2.1 主要器件介绍 (6)2.1.1 STC单片机 (6)2.1.2智能功率模块 (7)2.2 设计开发环境 (9)2.2.1硬件开发环境 (9)2.2.2软件开发环境 (10)3 硬件设计 (11)3.1 变频器的总体结构 (11)3.1.1 系统模块的划分 (11)3.1.2 电源模块 (12)3.2 变流功率模块 (12)3.3 变频控制模块 (14)3.3.1 SPWM的工作原理 (14)3.3.2 SPWM波形的生成方法 (15)3.3.3正弦脉宽调制模块 (16)3.4 其它控制接口 (18)3.4.1 A/D转换模块 (18)3.4.2 MCU与通信接口 (18)3.4.3 键盘模块 (19)3.4.4 显示模块 (19)4 系统软件设计 (21)4.1 SPWM参数的计算 (21)4.2 定时中断处理流程 (23)4.3 串行通信中断程序 (23)5 结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录一系统电原理图 (27)附录二实验程序 (28)1 引言随着人们生活水平的不断提高，家电在生活中的普及率越来越高，与此同时，人们对家电的要求也越来越高。

基于单片机的变频调速器智能切换的设计及实现

基于单片机的变频调速器智能切换的设计及实现摘要：本文针对我台D某600全固态中波发射机冷却系统故障时变频调速器的主备切换须人工完成问题，介绍了一种基于AT89S52单片机控制电路的设计。

该电路以AT89S52单片机为核心，结构简单，控制可靠，实现对变频调速器的主备自动切换。

减少停播时间，提高安全传输发射的设备可靠性。

关键词：ATS89S52；单片机；RS232；74HC373；变频调速器近年来，随着信息技术在社会各领域不断深化的应用，单片机技术的应用领域越来越广泛，比如工业控制、汽车电子、家用电器、计算机外设以及消费电子产品等。

由于单片机具有优良的抗干扰性能、不需要操作系统、代码简单等优点，所以它具有可靠性好、实时性好、控制简单。

我台D某600全固态中波发射机合成器冷却系统由一台美国保德15系列变频调速器和三台2马力的大功率变频风机组成。

由于我台地处南方山区，雷雨季节，外电波动较大，常常因外电导致变频调速器死机，发射机因冷却故障而自我保护，使得发射机降功率直至关机。

因此我台对合成器冷却系统进行改造，加装一台美国保德15系列变频调速器，并设计了变频调速器主备切换电路。

同时安装一台APB-25型40W大功率工频冷却风机，当变频调速器主备切换电路故障或者原风机故障，可以应急。

不致发射机因冷却故障关机。

改造后，使合成器冷却系统更加稳定、可靠。

但变频调速器主备切换或者切换至工频风机需要人工来执行。

因此，缩短故障处理时间显得尤为必要。

一、系统概述如图1所示为系统结构框图。

本切换系统以单片机AT89S52为核心，当该系统处于自动模式时，对变频调速器的工作状态进行监测，若当前工作的变频调速器出现故障时，正确识别并发出备用变频调速器切换指令，继电器驱动电路接收到切换指令，使相应的继电器闭合或者断开，完成主/备变频调速器的切换；当该系统处于手动模式时，由上位微机通过RS-232串口通信电路向本系统发送控制信号，单片机AT89S52将接收到控制信号后，经过对数据处理，形成对应指令，并由继电器驱动电路来执行，完成主/备变频调速器的切换；也可在本硬件系统上的按钮来选择。