基于單片機(jī)和大容量存儲(chǔ)器組合的特定消諧式電動(dòng)車用變壓變頻系統(tǒng)

摘要：特定消諧技術(shù)應(yīng)用于以單片機(jī)83c552和大容量存儲(chǔ)器27pc040為核心的電動(dòng)車用變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。通過對(duì)控制信號(hào)的調(diào)整，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)變壓、變頻、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的閉環(huán)控制。由特定消諧技術(shù)得到的開關(guān)角所確定的控制規(guī)律可以用較低的開關(guān)頻率消除較多的低次諧波，使變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)輸出高質(zhì)量的正弦波。該系統(tǒng)有效地實(shí)現(xiàn)了變壓變頻調(diào)速并且改善了電動(dòng)車的運(yùn)行性能。
　　關(guān)鍵詞：電動(dòng)車；特定消諧；變壓變頻
　　電動(dòng)車作為新型交通工具，具有節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)［1］。電動(dòng)車由蓄電池、充電系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、車體等部分組成，其中調(diào)速系統(tǒng)是電動(dòng)車的重要組成部分［2］。由于交流調(diào)速比直流調(diào)速有諸多優(yōu)點(diǎn)，調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是交流調(diào)速系統(tǒng)所占的比例越來越大［3］。
現(xiàn)有的交流調(diào)速系統(tǒng)種類繁多，其中變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)是效率最高、性能最好的調(diào)速系統(tǒng)［3］。變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速時(shí)，需要同時(shí)調(diào)節(jié)定子電源的電壓和頻率，以保證電動(dòng)機(jī)中每極磁通量為額定值。
　　變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的輸出諧波會(huì)使異步電動(dòng)機(jī)的損耗增大，效率降低，功率因數(shù)降低，并會(huì)產(chǎn)生電　　磁噪聲等。而最大的影響則是諧波導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，最終造成轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)［3］。特定消諧技術(shù)是一種有效的消除諧波的方法，它能通過計(jì)算出來的開關(guān)角消除指定次諧波，以較低的開關(guān)頻率消除較多的低次諧波［4］。隨著計(jì)數(shù)器、光電耦合器等電子器件的速度不斷提高，存儲(chǔ)器容量的不斷增大，將對(duì)應(yīng)不同輸出基波電壓的大量開關(guān)角組存儲(chǔ)并快速尋址、傳輸成為可能。因此，將特定消諧技術(shù)應(yīng)用于變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中可以得到特定消諧式變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。
　　電動(dòng)車用特定消諧式變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)由蓄電池供電，將直流電通過逆變電路變?yōu)轭l率可調(diào)的三相交流電，驅(qū)動(dòng)三相交流電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)車可以勻速和變速行駛，并且具有多種控制功能。

1　系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1．1　特定消諧技術(shù)的基本原理
　　上世紀(jì)70年代美國(guó)密蘇里大學(xué)的h．s．patel和r．g．hoft提出的特定消諧技術(shù)［4］具有消除諧波次數(shù)多、殘余的諧波分量幅值小、電壓利用率高等優(yōu)點(diǎn)。
　　在特定消諧技術(shù)中，首先是根據(jù)人為設(shè)計(jì)的逆變器輸出波形的特點(diǎn)及擬消除諧波的次數(shù)和個(gè)數(shù)來建立輸出波形的數(shù)學(xué)模型，然后由數(shù)學(xué)模型求解開關(guān)角以得到所希望的輸出波形，從而達(dá)到逆變器的輸出波形中不含擬消除次數(shù)及個(gè)數(shù)諧波的目的。
1．2　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
　　電動(dòng)車用特定消諧式變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)變壓、變頻、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、鎖存、保護(hù)等功能，可以輸出高質(zhì)量的正弦波。


系統(tǒng)主電路（逆變電路）如圖2所示，其開關(guān)管的型號(hào)為pm25rsb120（ipm）。主電路將蓄電池提供的直流電變換為電壓和頻率可調(diào)的三相交流電。

　　單片機(jī)83c552是一個(gè)專為實(shí)時(shí)閉環(huán)控制場(chǎng)合而設(shè)計(jì)的高性能微控制器，它有8路輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和兩路脈寬調(diào)制輸出。本系統(tǒng)中它對(duì)輸入端的電壓、頻率控制信號(hào)與電壓、頻率反饋信號(hào)進(jìn)行比較，如有誤差則對(duì)輸出端的電壓、頻率控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到相對(duì)于控制信號(hào)的穩(wěn)壓、穩(wěn)頻。
　　單片機(jī)處理后的電壓控制信號(hào)通過鎖存電路送給存儲(chǔ)器的高位地址，單片機(jī)處理后的頻率控制信號(hào)從pwm端輸出并濾波后經(jīng)壓頻變換電路和循環(huán)計(jì)數(shù)電路送給存儲(chǔ)器的低位地址。按特定消諧原理計(jì)算好的開關(guān)角量化數(shù)值存在存儲(chǔ)器中，以便在變壓變頻過程中被實(shí)時(shí)地選取。存儲(chǔ)器高位地址的狀態(tài)決定了逆變器的輸出電壓，循環(huán)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率決定了逆變器的輸出頻率。存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)端的信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)隔離電路送入逆變電路中各開關(guān)管的控制端，從而使系統(tǒng)輸出電壓和頻率可變的電信號(hào)，控制電動(dòng)車的調(diào)速運(yùn)行。為了保持電動(dòng)車中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩恒定，在電動(dòng)機(jī)的基頻（50hz）以下應(yīng)使輸出電壓和輸出頻率同步調(diào)節(jié)。
2　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1　壓頻變換電路
　　壓頻變換電路如圖3所示，其核心器件是壓頻變換器vfc32，它的輸出頻率與輸入電壓之間為線性關(guān)系且最高輸出頻率可達(dá)500khz。存儲(chǔ)器中某一輸出電壓的一個(gè)周期開關(guān)角量化數(shù)值存儲(chǔ)空間對(duì)應(yīng)地址線的低12位，容量為4kb。逆變器輸出頻率為50hz時(shí)，vfc32的輸出頻率應(yīng)為200khz。
　　vfc32的主要外接器件有積分電容c1和輸入端電阻rin。其參數(shù)按下述公式計(jì)算：　　


式中：fmax是滿量程輸入vinmax時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出頻率。輸入電阻rin由固定電阻r1和電位器p1組成，以便調(diào)節(jié)壓頻關(guān)系。本系統(tǒng)中fmax＝200khz，vinmax＝5v。共2頁(yè): 1 [2] 下一頁(yè) 論文出處(作者):
建筑物內(nèi)電子設(shè)備諧波問題的探討
設(shè)計(jì)階段與出圖深度

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