变频器主控制电路的中心是一个高性能的微处理器。微处理器不断进步的轨迹反映了变频器的发展历程。
1.控制手段的发展
电力电子器件的产生,使电子控制技术广泛参与到电气运行领域,电力电子装置成为弱电控制强电的纽带,常用的电子控制分为两类:由模拟电子电路构成的模拟控制和由数字电子电路构成的数字控制,前者用于连续控制,后者用于逻辑控制。早期的SCR变流电路,大部分采取的是模拟控制电路。在此期间,数字电路飞速发展,结构复杂而功能齐全的数字控制系统逐渐发展为控制专用的计算机,而各种控制规律软件化的实施又使通用计算机走进自动控制领域。在此基础上,大规模集成电路微处理器的出现,把电子控制推上了一个崭新的阶段,以微处理器为核心的数字控制已成为现代自动控制系统中控制器的主要形式。
2.微机数字控制的优越性
以微处理器为核心的数字控制的优越性表现在以下几个方面:
(1)控制器的硬件电路集成化,标准化程度高,体积小,成本低,可靠性高。
(2)控制软件可以按需要更换、修改或移植,灵活性大。
(3)消除了模拟控制中温度飘移的影响,稳定性好。
(4)信息存储、监控、故障诊断以及分级控制能力不断提高。
(5)随着CPU运算速度和存储容量的发展,各种新型的复杂控制方案都能够实现。
数字控制所面临的问题,如模拟量数字化时产生的量化误差,数据按采样周期离散后对控制实时性的影响,均可以通过提高微处理器的运行速度和增加位数来解决。
3.单片机的应用
20世纪70年代中期以后,变频器控制广泛使用单片机。单片机的最大优点是,用同一芯片可以进行种种条件判断,作出其相适应的处理。8XCl96 M×系列微处理器是新型通用变频器中广泛应用的芯片,8XC196 M×系列处理器芯片包括80Cl96 MC、80C196 MD. 80C196 MH等,是Intcl公司生产的三相电动机变频器调速控制专用高性能CHMOS 16位微处理器。8XC196 MX芯片采用规则采样法产生PWM波形,属双极调制,三相脉宽调制由软件编程计算并分别送到其肉部的三相SPWM发生器的比较输出寄存器进行控制。因为8XC196 M×芯片是把CPU与PWM波发生器等功能集成在一起,硬件电路大大简化,进一步提高了系统的抗干扰能力和可靠性,除具有16位CPU的通用功能和SPWM波形直接输出能力外,芯片内部还有独特的外部设备传输服务器PTS (Peripheral Transacti。n Server)、事件处理阵列EPA (Event Processor Array)等,这些功能使其容易用编码器、速度传感器等作反馈检测元件构成速度环和纯数字电流环,省去了一些硬件处理电路,提高了响应速度。
上一篇:变频器中常用的电力电子器件