單相交流電機數字控制器的研制與探討

邵陽學院信息工程系 陳 俊 陽 泳 江世明

?

單相交流電機數字控制器的研制與探討

邵陽學院信息工程系 陳 俊 陽 泳 江世明

【摘要】本文應用模擬電子技術、電力電子技術與單片機控制技術，設計并制作基于單片機的單相交流電機數字控制器。可以實現單相交流電機數字化控制，滿足工農業生產的需要。采用晶闡管專用觸發器片（WS100T10），研究芯片與單片機的接口電路，設計程序，實現晶闡管的數字觸發。探索交流電機轉速與電壓的交系，給定與輸出電壓的關系，從而得出給定與轉速的關系。傳統過零檢測是采用同步變壓器和一些電子電路實現。本文利用現代電子技術，采用光電隔離，設計過零觸發電路。

【關鍵詞】單相交流電機；數字控制器；研制；探討

0　引言

從20世紀60年代后半開始，半導體功率器件從SCR（普通晶閘管）、GTO（門級可關斷晶閘管）[1]、BJT（雙極性晶體管）、MOSFET（金屬氧化硅場效應管）、SIT（靜電感應晶體管）、SITH（靜電感應晶閘管）、MGT（MOS控制晶體管）發展到今天的IGBT[2]-[3]。

交流調速即對交流電機的速度控制。交流電機，尤其是籠型異步電機，由于結構簡單、制造方便、造價低廉，廣泛的應用于工農業中。但早期因為受科技發展的限制，交流電機調速困難未能較好的解決，只有一些調速性能差、低消耗能的調速方法。隨著高頻自關斷器件的應用，進一步推動了交流技術和控制策略的發展。一方面是脈寬調制技術的成熟和應用。所謂PWM（脈寬調制）技術就是利用半導體器件的開通和關斷把直流電壓變成一定形狀的脈沖序列，以實現變頻、變壓并有效地控制交流電壓的一種技術[4]-[5]。而我國在這方面還處于相對落后的局面，開發獨立自主的高性能的電機控制微控制器具有十分重要的實用意義和研究意義。

1　方案設計

系統以單片機為核心與，先讀給定值，然后根據給定值控制晶闡管導通角，調節電機兩端的電壓，從而控制電機的轉速。系統方案如圖1所示。

圖1　系統工程方案

單片機控制晶闡管原理如圖2所示。

圖2　單片機與WS100T10連接關系

2　研究待解決的問題

可控硅數字觸發，采用晶闡管專用觸發器片（WS100T10），研究芯片與單片機的接口電路，設計程序，實現晶闡管的數字觸發。交流電機調速，探索交流電機轉速與電壓的交系，給定與輸出電壓的關系，從而得出給定與轉速的關系。交流過零檢測，傳統過零檢測是采用同步變壓器和一些電子電路實現。本文利用現代電子技術，采用光電隔離，設計過零觸發電路。

3　研究方法探討

①首先熟WS100T10芯片的引腳，功能、工作時序。②再進行電路設計、程序設計，按工作時序進行實驗，掌握單片機對WS100T10芯片的控制。③設計過零檢測電路。④設計與仿真單相交流電機數字控制器電路。⑤制作實物，進行實物測試。

4　結語

應用模擬電子技術、電力電子技術與單片機控制技術，設計并制作基于單片機的單相交流電機數字控制器。可以實現單相交流電機數字化控制，滿足工農業生產的需要。

參考文獻

[1]L.H.Walker,10-MW GTO Converter for Battery Peaking Service”IEEE Trans.on Ind,Appl,Vol26.NO.1,Jan./Feb.1990,pp.63-72.

[2]International Rectifier Application Note AN-983:IGBT Charations,hattp://www.irf.com/technical-info/an983-983.htm.

[3]胡崇岳.現代交流調速技術[M].北京:機械工業出版社,2001,7.

[4]許大中,賀益康.電機控制[M].杭州:浙江大學出版社,2002,7.

[5]趙昱陽.功率因數閉環的雙PWM變頻調速系統研究[D].北方工業大學,2005.

陳俊（1991—），男，湘西瀘溪人，大學本科，現在就讀于邵陽學院信息工程系通信工程專業，研究方向：嵌入式應用系統設計。

陽泳（1994—），男，湖南邵陽人，大學本科，現在就讀于邵陽學院信息工程系電子信息工程專業，研究方向：嵌入式應用系統設計。

江世明（1965—），男，湖南邵陽人，大學本科，副教授，研究方向：嵌入式系統。

通訊作者：

作者簡介：