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【摘要】以单片机SH79F1611作为控制核心，采用空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）的控制方法，对交流电机控制部分进行设计。根据系统参数对电路器件进行选型，通过实验实现其变频调速控制。
【关键词】变频调速;SH79F1611;SVPWM
1.引言
随着生产的不断发展，速度可调成了传动装置的一项基本要求。目前交流调速技术的研究取得了极大的发展。随着变频器的应用越来越广，相关技术的日益成熟，使得人们不仅对变频调速系统的性能要求越来越高，而且对控制芯片的功能要求越来越多，对功能开关元件的智能化要求越来越高，以满足生产的需求并适应不同工作环境[1]。在交流电机变频调速中，PWM已经得到了广泛应用，文中介绍以单片机SH79F1611作为控制核心，采用空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）的控制方法，实现对交流电机变频调速控制，从而使交流电机运行更加稳定、精度得到很大提高。
2.系统硬件结构的整体设计
本系统采用交-直-交电压型变频电路，该电路可以整体分为主电源电路和控制电路两大块。主电路包括整流电路、滤波电路及智能功率模块IPM等;控制电路以SH79F1611芯片为核心，包括有电流检测模块、电压检测模块、保护模块、转速检测模块、通信模块和显示模块。其系统硬件组成结构框图1所示，主电源电路是把市电电压通过整流模块转化为直流电压经过IPM逆变电路后形成了电压频率都可调的三相交流电，最后提供给电机。控制电路以SH79F1611为核心，将采集来的电压电流信号和转速信息，通过一些控制算法最终实现SVPWM输出来控制逆变器。系统的保护电路包括IPM故障保护、过压保护、和过流保护等。系统的显示模块主要是用来显示输出的电流，输出的转速，输出的频率等。为了更好的实现人机交互，键盘输入接口将人们需要处理的数据、命令转换为计算机可以识别的二进制，从而控制硬件设备。
图1 系统硬件结构图
2.1 控制芯片SH79F1611的介绍[2]
SH79F1611是一种高速高效率8051兼容单片机。在同样振荡频率下，较之传统的8051芯片具有运行更快速，性能更优越的特性。SH79F1611保留了标准8051芯片的大部分特性，包括内置256字节RAM和2个16位定时器/计数器。此外，SH79F1611还集成了1280字节外部扩展RAM，以及存储程序的16K字节flash，此外还集成2K类EEPROM，用于在系统掉电后保存数据。SH79F1611还集成了两个多输入模拟比较器，两路放大器，12位集成数字比较功能的高速ADC，以及6输出带死区时间控制的电机控制PWM模块。此外，SH79F1611集成了看门狗定时器，上电复位和低电压复位等功能，提供了2种低功耗省电模式[3]。
2.2 电压检测
电压检测如图2所示，市电经整流、滤波变成直流信号Ui。将直流信号Ui进行分压后送至由LM358P构成的射极跟随器，使输出的电压值最大不超过5V，将LM358P输出的信号送至SH79F1611内置的AD进行采样。
图2 电压检测
图3 电流检测
图4 变频调速系统的流程框图
2.3 电流检测
电流检测如图3所示，大电流信号经过康铜丝后，送至由LM358P构成的同相比例放大器，将LM358P输出的信号送至SH79F1611内置的AD进行采样。
3.软件设计
变频调速系统的系统软件设计主要有两个部分组成：系统的初始化模块以及系统的控制运行模块。初始化模块包含各个矢量控制算法模块和硬件初始化，主要是对各个控制寄存器和运算过程中使用的各个变量给出相应的初始值。控制运行模块主要是对矢量控制算法进行处理。系统的初始化模块在上电时执行一次后就不再执行了，而系统的控制模块执行方式却不是那样，它是在产生PWM下溢时，控制模块会被从等待循环中强制跳出。控制系统的中断服务子程序是系统控制的核心。中断处理的方式分为可屏蔽与不可屏蔽两种，SH79F1611能够应用各种中断形式。变频调速系统的流程框图如图4所示。经测试，测得SVPWM波形图如图5所示。
图5 SVPWM波形图
4.结论
本文以交流电机为被控对象，以SH79F1611单片机作为控制核心，通过SVPWM控制技术对交流电机实现控制，设计了基于SH79F1611的交流电机变频调速的控制部分。通过软件测试结果，可以看出，该控制部分工作良好，具有一定的实用性。但所输出的波形还存在一定的干扰，该系统还需要进一步完善和改进。
参考文献
[1]陈伯时，陈敏逊.交流调速系统[M].北京：机械工业出版社，2000.
[2]SINO WEALTH. SH79F1611参考手册.http：//www.sinowealth com/zh/in dex.asp.
[3]K.N.King. C语言程序设计：现代方法[M].2版. 北京：人民邮电出版社，2010.
[4]DennisM.Ritchie，BrianW.Kernighan.C程序设计语言. 北京：机械工业出版社，2004.1.1
作者简介：山妮娜（1989—），女，陕西西安人，西安石油大学检测技术与自动化装置专业硕士研究生。
【关键词】变频调速;SH79F1611;SVPWM
1.引言
随着生产的不断发展，速度可调成了传动装置的一项基本要求。目前交流调速技术的研究取得了极大的发展。随着变频器的应用越来越广，相关技术的日益成熟，使得人们不仅对变频调速系统的性能要求越来越高，而且对控制芯片的功能要求越来越多，对功能开关元件的智能化要求越来越高，以满足生产的需求并适应不同工作环境[1]。在交流电机变频调速中，PWM已经得到了广泛应用，文中介绍以单片机SH79F1611作为控制核心，采用空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）的控制方法，实现对交流电机变频调速控制，从而使交流电机运行更加稳定、精度得到很大提高。
2.系统硬件结构的整体设计
本系统采用交-直-交电压型变频电路，该电路可以整体分为主电源电路和控制电路两大块。主电路包括整流电路、滤波电路及智能功率模块IPM等;控制电路以SH79F1611芯片为核心，包括有电流检测模块、电压检测模块、保护模块、转速检测模块、通信模块和显示模块。其系统硬件组成结构框图1所示，主电源电路是把市电电压通过整流模块转化为直流电压经过IPM逆变电路后形成了电压频率都可调的三相交流电，最后提供给电机。控制电路以SH79F1611为核心，将采集来的电压电流信号和转速信息，通过一些控制算法最终实现SVPWM输出来控制逆变器。系统的保护电路包括IPM故障保护、过压保护、和过流保护等。系统的显示模块主要是用来显示输出的电流，输出的转速，输出的频率等。为了更好的实现人机交互，键盘输入接口将人们需要处理的数据、命令转换为计算机可以识别的二进制，从而控制硬件设备。
图1 系统硬件结构图
2.1 控制芯片SH79F1611的介绍[2]
SH79F1611是一种高速高效率8051兼容单片机。在同样振荡频率下，较之传统的8051芯片具有运行更快速，性能更优越的特性。SH79F1611保留了标准8051芯片的大部分特性，包括内置256字节RAM和2个16位定时器/计数器。此外，SH79F1611还集成了1280字节外部扩展RAM，以及存储程序的16K字节flash，此外还集成2K类EEPROM，用于在系统掉电后保存数据。SH79F1611还集成了两个多输入模拟比较器，两路放大器，12位集成数字比较功能的高速ADC，以及6输出带死区时间控制的电机控制PWM模块。此外，SH79F1611集成了看门狗定时器，上电复位和低电压复位等功能，提供了2种低功耗省电模式[3]。
2.2 电压检测
电压检测如图2所示，市电经整流、滤波变成直流信号Ui。将直流信号Ui进行分压后送至由LM358P构成的射极跟随器，使输出的电压值最大不超过5V，将LM358P输出的信号送至SH79F1611内置的AD进行采样。
图2 电压检测
图3 电流检测
图4 变频调速系统的流程框图
2.3 电流检测
电流检测如图3所示，大电流信号经过康铜丝后，送至由LM358P构成的同相比例放大器，将LM358P输出的信号送至SH79F1611内置的AD进行采样。
3.软件设计
变频调速系统的系统软件设计主要有两个部分组成：系统的初始化模块以及系统的控制运行模块。初始化模块包含各个矢量控制算法模块和硬件初始化，主要是对各个控制寄存器和运算过程中使用的各个变量给出相应的初始值。控制运行模块主要是对矢量控制算法进行处理。系统的初始化模块在上电时执行一次后就不再执行了，而系统的控制模块执行方式却不是那样，它是在产生PWM下溢时，控制模块会被从等待循环中强制跳出。控制系统的中断服务子程序是系统控制的核心。中断处理的方式分为可屏蔽与不可屏蔽两种，SH79F1611能够应用各种中断形式。变频调速系统的流程框图如图4所示。经测试，测得SVPWM波形图如图5所示。
图5 SVPWM波形图
4.结论
本文以交流电机为被控对象，以SH79F1611单片机作为控制核心，通过SVPWM控制技术对交流电机实现控制，设计了基于SH79F1611的交流电机变频调速的控制部分。通过软件测试结果，可以看出，该控制部分工作良好，具有一定的实用性。但所输出的波形还存在一定的干扰，该系统还需要进一步完善和改进。
参考文献
[1]陈伯时，陈敏逊.交流调速系统[M].北京：机械工业出版社，2000.
[2]SINO WEALTH. SH79F1611参考手册.http：//www.sinowealth com/zh/in dex.asp.
[3]K.N.King. C语言程序设计：现代方法[M].2版. 北京：人民邮电出版社，2010.
[4]DennisM.Ritchie，BrianW.Kernighan.C程序设计语言. 北京：机械工业出版社，2004.1.1
作者简介：山妮娜（1989—），女，陕西西安人，西安石油大学检测技术与自动化装置专业硕士研究生。