基于單片機和大容量存儲器組合的特定消諧式電動(dòng)車(chē)用變壓變頻系統

摘要：特定消諧技術(shù)應用于以單片機83c552和大容量存儲器27pc040為核心的電動(dòng)車(chē)用變壓變頻調速系統。通過(guò)對控制信號的調整，系統可實(shí)現變壓、變頻、穩壓、穩頻的閉環(huán)控制。由特定消諧技術(shù)得到的開(kāi)關(guān)角所確定的控制規律可以用較低的開(kāi)關(guān)頻率消除較多的低次諧波，使變壓變頻調速系統輸出高質(zhì)量的正弦波。該系統有效地實(shí)現了變壓變頻調速并且改善了電動(dòng)車(chē)的運行性能。
　　關(guān)鍵詞：電動(dòng)車(chē)；特定消諧；變壓變頻
　　電動(dòng)車(chē)作為新型交通工具，具有節能和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)［1］。電動(dòng)車(chē)由蓄電池、充電系統、調速系統、車(chē)體等部分組成，其中調速系統是電動(dòng)車(chē)的重要組成部分［2］。由于交流調速比直流調速有諸多優(yōu)點(diǎn)，調速系統的發(fā)展趨勢是交流調速系統所占的比例越來(lái)越大［3］。
現有的交流調速系統種類(lèi)繁多，其中變壓變頻調速系統是效率最高、性能最好的調速系統［3］。變壓變頻調速系統進(jìn)行調速時(shí)，需要同時(shí)調節定子電源的電壓和頻率，以保證電動(dòng)機中每極磁通量為額定值。
　　變壓變頻調速系統的輸出諧波會(huì )使異步電動(dòng)機的損耗增大，效率降低，功率因數降低，并會(huì )產(chǎn)生電　　磁噪聲等。而最大的影響則是諧波導致轉矩的脈動(dòng)，最終造成轉速的脈動(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(guò)計算出來(lái)的開(kāi)關(guān)角消除指定次諧波，以較低的開(kāi)關(guān)頻率消除較多的低次諧波［4］。隨著(zhù)計數器、光電耦合器等電子器件的速度不斷提高，存儲器容量的不斷增大，將對應不同輸出基波電壓的大量開(kāi)關(guān)角組存儲并快速尋址、傳輸成為可能。因此，將特定消諧技術(shù)應用于變壓變頻調速系統中可以得到特定消諧式變壓變頻調速系統。
　　電動(dòng)車(chē)用特定消諧式變壓變頻調速系統由蓄電池供電，將直流電通過(guò)逆變電路變?yōu)轭l率可調的三相交流電，驅動(dòng)三相交流電動(dòng)機，使電動(dòng)車(chē)可以勻速和變速行駛，并且具有多種控制功能。

1　系統簡(jiǎn)介
1．1　特定消諧技術(shù)的基本原理
　　上世紀70年代美國密蘇里大學(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，首先是根據人為設計的逆變器輸出波形的特點(diǎn)及擬消除諧波的次數和個(gè)數來(lái)建立輸出波形的數學(xué)模型，然后由數學(xué)模型求解開(kāi)關(guān)角以得到所希望的輸出波形，從而達到逆變器的輸出波形中不含擬消除次數及個(gè)數諧波的目的。
1．2　系統總體設計方案
　　電動(dòng)車(chē)用特定消諧式變壓變頻調速系統的原理框圖如圖1所示。系統能夠實(shí)現變壓、變頻、穩壓、穩頻、鎖存、保護等功能，可以輸出高質(zhì)量的正弦波。


系統主電路（逆變電路）如圖2所示，其開(kāi)關(guān)管的型號為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的三相交流電。

　　單片機83c552是一個(gè)專(zhuān)為實(shí)時(shí)閉環(huán)控制場(chǎng)合而設計的高性能微控制器，它有8路輸入的模數轉換器和兩路脈寬調制輸出。本系統中它對輸入端的電壓、頻率控制信號與電壓、頻率反饋信號進(jìn)行比較，如有誤差則對輸出端的電壓、頻率控制信號進(jìn)行調整，達到相對于控制信號的穩壓、穩頻。
　　單片機處理后的電壓控制信號通過(guò)鎖存電路送給存儲器的高位地址，單片機處理后的頻率控制信號從pwm端輸出并濾波后經(jīng)壓頻變換電路和循環(huán)計數電路送給存儲器的低位地址。按特定消諧原理計算好的開(kāi)關(guān)角量化數值存在存儲器中，以便在變壓變頻過(guò)程中被實(shí)時(shí)地選取。存儲器高位地址的狀態(tài)決定了逆變器的輸出電壓，循環(huán)計數器的計數頻率決定了逆變器的輸出頻率。存儲器數據端的信號經(jīng)驅動(dòng)隔離電路送入逆變電路中各開(kāi)關(guān)管的控制端，從而使系統輸出電壓和頻率可變的電信號，控制電動(dòng)車(chē)的調速運行。為了保持電動(dòng)車(chē)中電動(dòng)機的轉矩恒定，在電動(dòng)機的基頻（50hz）以下應使輸出電壓和輸出頻率同步調節。
2　系統硬件設計
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(xiàn)性關(guān)系且最高輸出頻率可達500khz。存儲器中某一輸出電壓的一個(gè)周期開(kāi)關(guān)角量化數值存儲空間對應地址線(xiàn)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。其參數按下述公式計算：　　


式中：fmax是滿(mǎn)量程輸入vinmax時(shí)對應的輸出頻率。輸入電阻rin由固定電阻r1和電位器p1組成，以便調節壓頻關(guān)系。本系統中fmax＝200khz，vinmax＝5v。共2頁(yè): 1 [2] 下一頁(yè) 論文出處(作者):
建筑物內電子設備諧波問(wèn)題的探討
設計階段與出圖深度

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