邵阳学院信息工程系 陈 俊 阳 泳 江世明



单相交流电机数字控制器的研制与探讨

邵阳学院信息工程系 陈 俊 阳 泳 江世明

【摘要】本文应用模拟电子技术、电力电子技术与单片机控制技术，设计并制作基于单片机的单相交流电机数字控制器。可以实现单相交流电机数字化控制，满足工农业生产的需要。采用晶阐管专用触发器片（WS100T10），研究芯片与单片机的接口电路，设计程序，实现晶阐管的数字触发。探索交流电机转速与电压的交系，给定与输出电压的关系，从而得出给定与转速的关系。传统过零检测是采用同步变压器和一些电子电路实现。本文利用现代电子技术，采用光电隔离，设计过零触发电路。

【关键词】单相交流电机；数字控制器；研制；探讨

0　引言

从20世纪60年代后半开始，半导体功率器件从SCR（普通晶闸管）、GTO（门级可关断晶闸管）[1]、BJT（双极性晶体管）、MOSFET（金属氧化硅场效应管）、SIT（静电感应晶体管）、SITH（静电感应晶闸管）、MGT（MOS控制晶体管）发展到今天的IGBT[2]-[3]。

交流调速即对交流电机的速度控制。交流电机，尤其是笼型异步电机，由于结构简单、制造方便、造价低廉，广泛的应用于工农业中。但早期因为受科技发展的限制，交流电机调速困难未能较好的解决，只有一些调速性能差、低消耗能的调速方法。随着高频自关断器件的应用，进一步推动了交流技术和控制策略的发展。一方面是脉宽调制技术的成熟和应用。所谓PWM（脉宽调制）技术就是利用半导体器件的开通和关断把直流电压变成一定形状的脉冲序列，以实现变频、变压并有效地控制交流电压的一种技术[4]-[5]。而我国在这方面还处于相对落后的局面，开发独立自主的高性能的电机控制微控制器具有十分重要的实用意义和研究意义。

1　方案设计

系统以单片机为核心与，先读给定值，然后根据给定值控制晶阐管导通角，调节电机两端的电压，从而控制电机的转速。系统方案如图1所示。

图1　系统工程方案

单片机控制晶阐管原理如图2所示。

图2　单片机与WS100T10连接关系

2　研究待解决的问题

可控硅数字触发，采用晶阐管专用触发器片（WS100T10），研究芯片与单片机的接口电路，设计程序，实现晶阐管的数字触发。交流电机调速，探索交流电机转速与电压的交系，给定与输出电压的关系，从而得出给定与转速的关系。交流过零检测，传统过零检测是采用同步变压器和一些电子电路实现。本文利用现代电子技术，采用光电隔离，设计过零触发电路。

3　研究方法探讨

①首先熟WS100T10芯片的引脚，功能、工作时序。②再进行电路设计、程序设计，按工作时序进行实验，掌握单片机对WS100T10芯片的控制。③设计过零检测电路。④设计与仿真单相交流电机数字控制器电路。⑤制作实物，进行实物测试。

4　结语

应用模拟电子技术、电力电子技术与单片机控制技术，设计并制作基于单片机的单相交流电机数字控制器。可以实现单相交流电机数字化控制，满足工农业生产的需要。

参考文献

[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.现代交流调速技术[M].北京:机械工业出版社,2001,7.

[4]许大中,贺益康.电机控制[M].杭州:浙江大学出版社,2002,7.

[5]赵昱阳.功率因数闭环的双PWM变频调速系统研究[D].北方工业大学,2005.

陈俊（1991—），男，湘西泸溪人，大学本科，现在就读于邵阳学院信息工程系通信工程专业，研究方向：嵌入式应用系统设计。

阳泳（1994—），男，湖南邵阳人，大学本科，现在就读于邵阳学院信息工程系电子信息工程专业，研究方向：嵌入式应用系统设计。

江世明（1965—），男，湖南邵阳人，大学本科，副教授，研究方向：嵌入式系统。

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