用于单相电机调速单片PWM控制技术.docVIP

用于单相电机调速的单片PWM控制技术 ??? 随着家用电器产品变频技术的发展，单相电机的变频调速已成为一种可行的方法，在这种调 速系统中，脉宽调制(PWM)技术仍然是提高调速性能的主要手段［1，2，3］。虽然PWM技术的实现方法很多［4］，然而，为了降低产品的制造成本，采用微机控制软件实 现PWM控制具有成本低、调制方式灵活等特点，比较适合于家用电器产品的要求。本文针对 洗衣机电机的调速要求，提出了采用直接PWM(DPWM)软件计算的方法，并在AVR系列单片机AT 90C8535上实现，该方法可以很容易地实现电机的恒V/f比调速，其PWM算法简单，易于实现，是一种较为实用的方法。 2? 直接PWM技术的算法 ??? 常用PWM技术的基本原理是利用高频载波与控制波进行比较，从而产生经过调制的PWM波。为 满足逆变电源的需要，减小输出电压的谐波含量，载波信号采用对称的三角波实现PWM 输出波形的对称双边调制，使输出电压不含偶次谐波。 ??? 用软件产生PWM波形的算法有很多方法，如：采样SPWM法、均值PWM法、直接PWM法等，其中SPWM法有三种不同形式：对称规则采样SPWM、非对称规则采样SPWM、平均对称规则采样SPWM，以平均对称规则采样SPWM的算法简单，应用较为广泛。SPWM的主要缺点就是电源电压利 用率不够高，即输出电压不高。均值PWM法的基本思想是根据等面积PWM控制方式的原理，选 择最佳脉冲中心线位置，使得其PWM波形的谐波成分量小，均值PWM法具有微机实现简单方便 的优点，且对各次谐波的抑制均有很好的效果。直接PWM法与均值PWM法类似，也是使相同时 间间隔内的PWM波 的面积与调制波的面积相等，其主要的优点是，在调制比固定时，控制规 律正比于调制深度而反比于输出频率，特别使用于电机的控制，因此本文选择直接PWM法。  ??? 直接PWM法的调制原理如图1所示，假定一个周期内PWM波的脉冲数(即载波比)为2N，将参考 正弦波Umsin ωt的整个周期T分为2N等份，则每个区间的长度(即载波周期)为Ts=T/2N，在第i个区间正弦波的面积为： 　 ???????????????????? 　??? ??????????????????????????  ??? 若采用双极性调制，则第i个区间内的PWM波形所围面积为： ???????????????????????? 　 　??????????????????????? 　 ??? 由图1可知，等面积PWM法生成的PWM波形在T/2处是点对称的，因而可推导出： 　AT90S8535是40脚封装的RISC结构低功耗CMOS 8位单片机，具有8K字节的Flash,512字节的EE PROM，512字节RAM，32个多功能的I/O口，3个内部定时/计数器，8通道10位A/D转换器，2个外部中断源，可编程的串行通讯，可编程的看门狗定时器等资源，适合于许多要求集成度高、成本低的应用场合，其引脚配置如图2所示。 　??????????????????????? ??? 求出P2后再进行切换。 ??? 实现PWM算法的整个控制程序流程如图4所示。 ?????????????????? ?????????????????? 6? 实验与结论 ??? 按照上述设计方法，研制了单片机控制系统的软硬件，并进行了实验，其输出波形如图5所 示。实验证明，该方法简单可行，控制性能良好，具有一定的实用价值。 ????????????????? ??? 此外，三相PWM发生器的实现方法与单相也是相似的，不同之处在于三相PWM发生器需要3个 PWM波换相定时器，再加上载波周期定时器，共需4个定时器。至于三相PWM发生器的软件设计，其基本的设计方法与单相的是相同的，这里不再讨论。 参考文献： ［1］张岳山，谢运祥，何志伟.交流传动系统PWM技术的近期发展及展望［J］.微电机，1999，32(1)：28—31. ［2］李锡雄，陈婉儿.脉宽调制技术［M］.武汉：华中理工大学出版社，1996. ［3］陈国呈.PWM变频调速技术［M］.北京：机械工业出版社，1998.[ZK]] ［4］谭建成.电机控制专用集成电路［M］.北京：机械工业出版社，1997.