1 引言
变频已成为当今社会一个炙手可热的名词,可他真的像人们想象中的那么神秘吗?本文将带领大家解开变频器这层神秘的面纱。
交流电机具有结构简单、制造方便、运行可靠,价格低廉等优点,但却不像直流电机那样容易实现经济的宽范围的平滑调速。在这种形式下,变频器应运而生。其主要功能就是将直流电通过功率电子开关的不同开关组合逆变为频率、电压可变的正弦波形式的交流电,从而来拖动交流电机,实现交流电机的平滑调速。
本文主要介绍利用SPMC75F2313A和IPM(FSBB20CH60)实现通用变频器的开发。SPMC75 系列单片机是由台湾凌阳公司新推出针对工业和家电变频专用的MCU。它是μ’nSP系列产品的一个新成员,它在
4.5V~5.5V电压范围内的工作速度范围为 0~24MHz,拥有 2K字SRAM和 32K字闪存ROM。最多具有 64 个可编程的多功能I/O端口;5个通用16 位定时器/计数器,且每个定时器均配有硬件PWM生成、捕获功能;配有专用的光栅编码和霍尔信号输入接口;2 个专用于定时可编程周期定时器;可编程看门狗;低电压复位/监测功能;8 通道 10 位模-数转换。SPMC75 系列单片机在电机控制领域有相当优秀的表现。(详细的原理图、程序源代码资料可到http://www.sunplusmcu.com免费下载)
2 硬件电路
2.1 系统硬件框图
本系统分为主控板和功率板两部分,系统使用SPMC75F2313A作主控CPU、6N137为高速信号隔离、FSBB20CH60为功率模块。
主控板由主控MCU及其周边的数据存贮、键盘、显示和各种接口等几部分组成,功率板由供电系统、IPM功率模组等几部分构成。系统的硬件结构如图2-1所示:
2.2 硬件原理图
2.2.1 MCU 电路
MCU 采用凌阳 SPMC75F2313A_SDIP42,是整个系统的控制核心,主要完成 SPWM 信号的产生、键盘扫面、显示信息的处理、数据存储、各种检测、保护等各种事件的协调和控制等功能,其外围电路及各引脚分配情况如图 2-2:
2.2.2 数据存储电路
数据存贮采用 IIC 协议4K Bit 的EEPROM 芯片 AT24C04,电路如图 2-3 所示:
2.2.3 键盘接口
2.2.4 模拟频率设定接口电路
频率控制通过3 种方式实现:按键、电位器(频率模拟设定)、上位 PC机。其中频率模拟设定接口电路如图2-5 所示,WR1 为电位器,通过AD 转换实现频率的模拟设定。
2.2.5 显示驱动电路
显示驱动接口电路如图 2-6所示,这部分是一个普通的5 位7段数码管(6个 LED 当作一位数码管)的动态扫描显示驱动电路,采用两片 74HC595 串连,阴极直接采用 595 进行驱动,而阳极通过 74HC595驱动的三极管进行驱动。
2.2.6 通信接口电路
通信链路主要用于与外接或 PC机通讯,电路采用全双工的RS-232 接口器件 MAX232,如图3-7:
2.2.7 仿真接口电路
SPMC75F2313A 单片机支持在线仿真、调试、烧录,接口电路非常简单,如图 2-8: