摘要：交流调速系统功能齐全，只要将反馈信号采入单片机即可能满足生产过程提出的各式各样的要求。软起动功能可实现控制参数的外部调整使之更适用于不同负载与场合的要求，实时显示功能与感应电动机配合可获得较大的调速范围，抗干扰性能成本远低于变频调速系统，这使该系统具有较大的推广应用潜力。本文概述了大规模专用集成电路为核心构成的控制电路，阐述了几种基于单片控制的交流调速设计。
关键词：单片机 交流调速 设计 控制
中图分类号：TH703 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0016-01
电动机在工业生产、国防、航空、医疗中有着广泛的应用， 可见，电动机与人们的生活密不可分。对电动机的控制分为简单控制和复杂控制两种，简单控制可通过继电器、可编程控制器和开关元件来实现；复杂控制需要非常精确。随着电动机的复杂控制逐渐增多，交流调速在工艺上可以达到高电压、大容量、高转速的效果。比直流电动机简单，具有效率高、体积小以及维护简单等优点，并且适用于低转速负载不断冲击的生产机械工作环境下。随着电力电子技术以及大规模集成电路的发展，基于单片机控制的交流变频调速系统以结构简单、运行可靠等优点而得到广泛应用。我国变频调速三相异步电动机品种不断增多， 产品设计为了适应不同工作条件和不同工况等各种要求，改型系列变频调速电动机产品在迅速发展。
1 交流调速设计概述
交流调速系统是以交流电动机作为机械能的转换装置，具有容量大、转速高、高性能，高精度的特点。交流电动机本身的结构简单，经济可靠，惯性小。工业上大量使用的风机，水泵都是靠交流电动机拖动的，过去这类装置都不对电动机调速，而仅靠节流阀来控制风量或流量，造成电能被白白的浪费掉。如果采用交流电动机调速系统就会大大的提高，但是由于调频控制不能调节转距，转差频率控制无法实现对转速的控制。近代交流调速设计使变频调速在中小容量电机方面发挥了重大的作用。但是面对中大容量领域，变频调速在技术上暴露出效率降低、可靠性较差等缺点。而交流调速设计具有高效率、宽范围和高精度的调速性能，可以说变频调速是比较合理和理想的调速方法。变频器供电电源会在前几匝线圈上产生高频瞬间脉冲峰值电，如果不在绝缘系统上采用增强措施.将会造成绝缘击穿故障。我们将单片机应用于交流变频调速系统，可有效地避免传统调速方案中的一些缺点。基于单片机控制的交流变频调速系统可以使绝大多数控制逻辑通过软件实现，利用大容量的存储单元可以实现较为复杂的控制。随着自动控制理论的发展，交流调速技术成为人类社会的重大技术进步之一，现代交流调速技术给工业领域带来了巨大的经济和社会效益。
2 基于单片控制的交流调速设计
转速开环恒压频比的调速系统，虽然结构简单，但是都能获得较硬的机械特性，而且在动态过程中能保持所需的转速，如果异步电动机用控制电枢电流的方法来控制转矩，采用这种控制方案的调速系统，就可以获得与直流电动机恒磁通调速系统相似的性能。
2.1 故障检测及保护电路设计
在两相交流开关构成的保护电路中，当交流开关发生电网故障时，交流开关短路转子绕组能起到保护变流器的作用。转子电流中的直流分量会造成保护电路拒动，而且通过触发晶闸管导通实现对转子绕组的短路，保护电路将定子侧彻底与电网断开为止。这种电路控制系统不能自动恢复正常，也就无法适应新的电网规则要求，为尽可能快地切除保护电路，可采用IGBT和电阻构成的斩波器，这种保护电路可使动力系统快速恢复正常运行。采用这种电路可以与转子保持连接，当故障消除后，转子侧变流器会产生较大的暂态电流，将变流器与电网串联连接，可以通过控制变流器的电压，从而有效抑制由于电压跌落所造成的磁链振荡。
2.2 温度检测设计
温度控制的控制效果直接影响着产品的质量，一种较为理想的控制系统对温度的测控方法多种多样。单片机可以用于温度、湿度等非电信号的测量，在温度控制器中应用单片机，具有可靠性高、控制精度高等优点。温度控制器能满足不同用户的个性需求。因此一个较完善的控制器能起测出更高的精度范围，采用AT89S52单片机不需要外部扩展程序存储器，而且需采用大量数据采集及处理单元，因此提高了最大功率点实时的采集速度。
2.3 模拟量输入通道的设计
单片机控制的电机交流调速系统设计使电路更简单，可以具有更强的逻辑功能，在需要修改控制规律的前提下，一般只须修改程序即可，也不会出现模拟电路中经常遇见的零点漂移问题，可有效保证足够的控制精度。工业控制计算机具有很强的运算能力和接口功能，方便的软件功能只用于大型的控制系统，可通过编程控制器来完成逻辑判断。用单片机作为电动机的核心控制元件，可以达到提高控制精度的目的。用转差频率闭环控制能够获得较硬的机械特性曲线，但是不能保持所需要的转距，。用控制电枢电流的方法来控制转距，就能够解决异步电动机电磁转距控制问题，获得与直流电动机恒磁通调速相似的性能。
2.4 交流调速的单元模块的设计与节能设计
变频调速系统节能效果显著。为了改善交流电动机变压变频调速系统的性能，只要控制电压脉冲宽度和电压脉冲序列的周期就可以达到调节输出脉冲宽度的目的。变频调速中，前逆变电源的滞环控制技术和SPWM控制技术是变频电源中比较常用的两种控制方法。滞环控制技术控制复杂更难以实现；SPWM控制技术易于实现控制，二者均能够输出高质量的正弦波，在同样的转子电流下，电动机的负载能力下降，采用电流转速双闭环调制系统可以实现保护电路模块设计，这种设计不但改变了电机的转速，还有节能效果。
参考文献
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