基于单片机的单相感应电机控制

论文摘要

目前全球正面临某些能源危机,节能降耗成为不可避免的重大问题之一,而这些能源中的大部分是被电机消耗掉的,所以研究电机的变频调速开始被大家密切的关注。相对于普通的三相电机,单相异步电机具有结构简单,制造成本低等优点,并且单相电机在诸多领域尤其家用电器中的广泛应用,使得它在工业控制特别是家电行业中的应用越来越广泛。本文首先论述了单相电动机几种控制方法,介绍了单相电机工作原理及目前现行启动方法,采用了电压空间矢量PWM变频调速控制方法进行单相电机变频调速控制,通过证明该控制理论的可行性而设计了基于C8051F020单片机的单相变频调速系统的硬件电路,不光满足了单相电动机变频调速控制的实时性要求,而且使系统的硬件电路变得更加简单。用C语言编写了空间矢量脉宽调制(space vector pulse Width Modulation,SVPWM)程序,进行了软件系统调试,取得了比较满意的结果。文章中详细介绍了主回路、开关电源电路、控制电路的设计。软件设计部分包括主程序、延时子程序和各矢量空间子程序,整个程序采用模块化设计,便于对程序的修改和移植。在研究SVPWM的同时,本人对目前应用比较广泛的SPWM控制方法进行了简单阐述,通过两者比较,体现了SVPWM的优良性能。实验证明使用SVPWM控制单相电机能够达到更好的效果。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 单相异步电动机简介
• 1.2 空间矢量控制方法简介
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 本章小结
• 第2章 SVPWM 调速原理介绍及总体设计方案的确定
• 2.1 SVPWM 调速原理的介绍
• 2.1.1 单相异步电机调速性能指标
• 2.1.2 单相异步电机运行条件
• 2.2 SVPWM 控制技术的原理
• 2.2.1 SVPWM 的合成原理理论论证
• 2.2.2 非对称电压空间矢量的线性组合介绍与SVPWM 的控制设计
• 2.2.3 线性组合
• 2.3 SVPWM 控制设计模式的特征
• 2.4 总体设计方案的确定
• 2.5 本章小结
• 第3章 硬件设计
• 3.1 硬件系统概况
• 3.2 系统核心芯片C8051F020
• 3.3 按键模块
• 3.4 1602 显示器
• 3.5 光耦合器
• 3.5.1 光耦合器原理及优点
• 3.5.2 光耦6N137 驱动电路及实际应用
• 3.6 单相桥式整流电路
• 3.6.1 单相桥式整流电路的工作原理
• 3.6.2 二极管的选择
• 3.7 LM7805 简介
• 3.7.1 7805 芯片介绍
• 3.7.2 LM7805 的特点和极限值
• 3.7.3 LM7805 的功能框图
• 3.7.4 7805 电路图
• 3.8 本章小结
• 第4章 软件设计
• 4.1 软件系统概况
• 4.2 转速控制算法的选择
• 4.2.1 模糊控制历史发展
• 4.2.2 模糊控制器的组成
• 4.2.3 模糊控制系统的工作原理及特性
• 4.2.4 模糊控制器“跟踪—微分器”设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 系统调试
• 5.1 桥臂器件开关死区
• 5.1.1 桥臂器件开关死区对PWM 控制变频器工作的影响
• 5.1.2 死区时间调节
• 5.2 电机各个状态的速度调节
• 5.3 电机停车的实现
• 5.4 1602 显示器的对比度调节
• 5.5 低于额定电压状态调试
• 5.6 机械异常的调试
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢