威海职业学院　吕娣

SPWM法在变频调速系统中的应用

威海职业学院吕娣

本文针对目前流行的SPWM算法，在变频调速中给出了应用实例。采用单片机编程，产生SPWM信号，应用SPWM算法，很好地实现了对交流电机的调速控制。该设计控制简单，灵活性强，稳定可靠。

SPWM法；SA8281；变频调速；单片机

1　SPWM法

SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的、目前使用较广泛的PWM法。PWM的全称是Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制），它通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。

SPWM就是在改变传输方波的占空比的基础上改变调制脉冲方式，进而使得输出的波形经过滤波实现正弦波输出。随着智能技术的不断发展，SPWM在变频调速系统中得到广泛应用，SPWM的算法是以采样控制理论为基础的，其主要是通过SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。

2　SPWM法在变频调速系统中的应用

随着新型电力电子器件的不断产生和计算机、互联网技术的飞速发展，高性能的交流电动机变频调速系统得到了更加广泛的应用，这对交流电机有效可靠地调速也提出了更高的要求。

变频调速的方法一般有晶闸管移相调速与全控桥变频调速。晶闸管移相调速虽然结构简单容易实现，但是却会影响波形的连续性，电机低速运转时力矩明显减小。全控桥变频调速通常采用脉冲宽度调制。脉冲宽度调制是一种利用微处理器的数字输出对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，通过一定的规律控制开关元件的通断，来获得一组等幅而不等宽的矩形脉冲波形，用以近似正弦电压波形。

SA8281是MITEL公司推出的一款用于三相SPWM波发生和控制的集成电路，其采用28引脚DIP和SOIC封装形式。主要引脚有两类：一类是与微处理器的接口和控制引脚；另一类是SPWM脉冲输出和控制引脚。可见其与微处理器接口非常方便，且内置波形ROM及相应的控制逻辑，设置完成后可以独立产生三相PWM波形，因此可以选用该集成电路实现变频调速。

3　基于单片机生成SPWM信号控制电机实现变频调速的设计

3.1电路元件的选取

基于完成和性价比的考虑，本例选用51单片机产生SPWM信号，主要采用FGA25N120ANTD管、SA8281集成电路、东芝光电隔离驱动芯片TLP-250等元件来实现电路的设计。

3.2程序编写（SPWM部分）

#include"STC12C5620AD.h"

#include"SEG_Driver.h"

#include"SinTable.h"

sbit KEY_ADD=P2^2;//定义按键：频率加

sbit KEY_SUB=P2^3;//定义按键：频率减

sbit LED=P2^5;//定义LED：按键按下时亮

unsigned char Frequency=50;//频率控制

void Timer0Initial(void)//初始化定时器0

{AUXR=AUXR|0x80;//设置为1T模式

TMOD=0x02;//定时器模式1

TH0=0xff;//定时器赋初值

TL0=0xff;

TR0=1;//开启定时器0

}void PWMInitial(void)//初始化PWM

{CMOD=0x05;//设置PWM的时钟源

CL=0x00;//PCA初值

CH=0x00;//PWM0控制

PCA_PWM0=0x00;//清零PWM模式下的第9位

CCAPM1=0x42;//模块工作模式设置为PWM输出

PCA_PWM1=0x00;//清零PWM模式下的第9位

CCAP3L=0xc0;//设置比较值 控制脉宽

CCAP3H=0xc0;//CCAPnL与CCAPnH值应相同

EPCA_LVD=1;//允许PCA中断及低压检测中断

CR=1;//开启PWM

}void SystemInitial(void)//系统初始化

3.3.调试

因为电路中涉及强电，考虑安全问题，采用36v隔离变压器低压调试的方法，待参数确定后再接入高压。根据示波器显示波形情况，通过SPWM计数器计算每个点脉冲宽度值，进行多次对比和调试，最终调试成功。

4　结论

通过实例观察，SPWM在变频调速系统设备中的应用能够保证设备良好运行，并且取得了较为理想的效果。

[1]东栋,何向涛,刘建政.用MCS-51实现UPS电源SPWM控制的一种方法[J].通信电源技术,2007.(01).

吕娣，女，山东威海人，讲师，研究方向：应用电子技术类。