一种新型全数字SPWM变频器的设计
张贻锋 袁艳 张泰山
(中南大学信息科学与工程学院,长沙 410083)

摘 要:设计开发了一种以高性能微处理器80C196KC为核心,SPWM控制器SA4828为主体,基于CAN
总线的全数字变频器,介绍了其系统构成,工作特点和实验研究.该变频器采用全数字控制,结构简单,控
制灵活,为变频器产品的开发提出了一种全新的设计方法.
关键词:变频器 SPWM 全数字 CAN总线
1,引言
变频调速以其控制精度高,节能明显,调速范围广等优点成为当前交流电机较理想的调
速手段,脉宽调制(PWM)技术以优良的调压和调频性能,在变频调速中得到广泛的应用[1].
随着我国工业自动化程度的提高,对用来实现PWM技术的变频器的要求越来越高,不仅要求
高频化,实用化,而且要向网络化,灵活化方向发展.以专用电机控制应用而开发的微处理
器(如80C196MC)为核心,通过编写软件,采用"实时计算法"或"查表法"等算法来获
得SPWM信号的变频产品,由于算法复杂,计算工作量大,需占用大量的微处理器机时,导
致处理器几乎没有空余时间处理其他事务.近年来,用来产生SPWM控制信号的大规模集成
电路的问世,为变频器的研制注入了新的活力,使微处理器可以避开繁琐的计算,把大量的
时间用于与外部设备打交道,从而使实现变频器网络化,灵活化成为可能[2].本文设计开发
了一种以80C196KC单片机为核心,SPWM专用控制器SA4828为主体,基于CAN总线的全数
字变频器.
2,系统总体设计
2.1 系统总体结构
系统总体结构如图1所示.
AC/DC/AC电压型变频器的主电路
由三相全波整流器,储能滤波电容,限
流电感及智能功率模块IPM构成.其中
IPM中集成有功率晶体管驱动和保护电
路.SPWM信号控制器由80C196KC,
SA4828构成,根据面板预置给定的参
数或者从通信口接收到的给定参数,输
出三相SPWM信号给智能功率模块
IPM,实现对功率晶体管的通断控制,从而达到使输出电压变频变幅的目的.保护电路防止
系统上电瞬间充电电流太大而击穿电容.R1为制动电阻,当电压检测电路检测到直流端电压
值超过正常值某一值时,控制系统给出信号,接通R1,达到消耗泵升电压之目的.
图1 系统总体结构图
2.2 系统工作特点
系统具有以下特点:
(1)输出波可调频率范围宽,从1~1KHz之间任意连续调节.
(2)具有完善的过流,过压,欠压,桥臂直通,三相短路,对地短路等故障保护功能,
同时对瞬时停电具有自恢复功能.
(3)提供多种升/降速方式和多条V/F曲线供用户选择,具有很强的灵活性.

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