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Hay tres métodos comúnmente utilizados para el control del inversor trifásico: uno se basa en el método de muestreo de reglas simétricas de dispositivos lógicos programables para generar señales SPWM para lograr el control del inversor; el otro es utilizar chips DSP para; generar señales SPWM para lograr el control del inversor; el tercero es utilizar un chip especial para cooperar con un microprocesador para generar señales SPWM para lograr el control del inversor; Los tres métodos anteriores tienen la misma desventaja, que es el alto costo de implementación. Este artículo propone un nuevo método de diseño para utilizar PWM de un solo canal para realizar el control del inversor trifásico. Este método hace un uso completo de los recursos en el chip del microcontrolador e implementa la visualización de muestreo de varios parámetros y varias funciones de protección. software tanto como sea posible. Ahorra significativamente los costos del sistema. 1? Principio de diseño Suponga que la señal periódica v (t) con T como período es una función impar, es decir, v (t ± T) = -v (t) y v (t) es una función armónica impar. es decir, v(t±) = -v(t), su forma de onda se muestra en la Figura 1, entonces el término an de la serie de Fourier de la señal es cero y el término par de bn también es cero. Como puede verse en la Figura 1, la expresión del primer medio ciclo de la forma de onda del pulso es: Por lo tanto, la serie de Fourier de v(t) es: Entonces v(t) sólo contiene armónicos impares, entre los cuales, (2k 1 )ésimo componente armónico es:

Por lo tanto, la amplitud de cada componente armónico impar es:

Del análisis anterior, se puede ver que el componente principal de la señal en la Figura 1 es la onda fundamental, y el armónico superior Las ondas son quinta, séptima, undécima, etc., eliminando los armónicos 3k que tienen un mayor impacto en la forma de onda de salida del inversor, y la amplitud de cada armónico superior es menor que la amplitud del onda fundamental. Por lo tanto, solo necesita diseñar e implementar el diagrama de forma de onda que se muestra en la Figura 1 y agregar un filtro para filtrar los armónicos de alto orden para obtener una onda sinusoidal. Este artículo se basa en este principio para diseñar una fuente de alimentación de frecuencia variable de onda sinusoidal trifásica.

2? Diseño de hardware 2.1 Estructura del sistema La estructura completa del hardware del sistema se muestra en la Figura 2.

El núcleo de control del sistema adopta el microcontrolador PIC16F877A de American Microchip Company. El microcontrolador controla el estado de funcionamiento del circuito inversor de puente trifásico. El microcontrolador detecta el voltaje de la línea de salida y ajusta el voltaje trifásico. circuito inversor de puente de fase para mantener un voltaje de línea de salida constante; el microcontrolador detecta la corriente de tres líneas y determina si se debe implementar protección contra sobrecorriente, protección de pérdida de fase y protección de desequilibrio trifásico y se ajusta la frecuencia de la onda sinusoidal de salida; configurado por el microcontrolador a través del teclado, y se muestra mediante el tubo digital voltaje de funcionamiento de carga actual, corriente, frecuencia, potencia y otros parámetros. 2.2 Diseño del circuito El diagrama del circuito de hardware de todo el sistema se muestra en las Figuras 3 a 5 (los parámetros del dispositivo en las figuras están diseñados para generar un voltaje de línea de 36 V y una corriente de 1 A). El circuito de alimentación de CC de la Figura 3 suministra energía a cada módulo. El circuito de muestreo de voltaje de salida en la Figura 3 se implementa mediante un transformador que reduce el voltaje de la línea de salida y luego lo rectifica y filtra. El circuito genera una señal y la envía al microcontrolador. El microcontrolador determina y ajusta el voltaje de salida en función de esta señal. (ajusta el ciclo de trabajo de la señal PWM). En la Figura 3, el módulo de muestreo de corriente de salida (el tercer grupo) utiliza un transformador de CA para inducir una milésima parte de la corriente de salida, que se convierte en voltaje de CA a través de la resistencia de muestreo y luego se rectifica, filtra y amplifica antes de enviarse. al microcontrolador El microcontrolador se basa en Esta señal de entrada determina el tamaño de la corriente de salida y, por lo tanto, determina si se debe realizar protección contra sobrecorriente, protección contra pérdida de fase, protección contra desequilibrio, etc.

La figura 4 es el circuito del microcontrolador. Después de que el microcontrolador determina que el circuito está funcionando de manera anormal, controla el circuito de control de protección de entrada de energía del inversor para desconectar el relé. La salida del circuito del inversor es 0 y ingresa al estado de protección. En la Figura 4, el circuito de visualización del microcontrolador muestra varias medidas. Los valores del sistema se pueden configurar. Configure la frecuencia del voltaje de salida del inversor y muestre el tipo de valor (como corriente, voltaje, frecuencia, potencia). El control del inversor trifásico es el circuito central de este diseño de hardware. La figura 5 es un circuito de control de inversor trifásico. La Figura 5(a) se utiliza para generar las señales de control requeridas por los seis transistores del circuito de control del inversor trifásico de la Figura 5(b). Los principios de generación de señales de control de G1, G3 y G5 son los mismos, y los principios de generación de señales de control de G2, G4 y G6 son los mismos.

El proceso de control de G1 es el siguiente: la señal PWM generada por el pin RC2 del microcontrolador es retrasada por la puerta AND y agregada a Q14 bajo el control de RC4. Cuando la base de Q14 está baja, Q14 se corta y Q24 se corta. apagado, Q26 se enciende y se agrega al transistor. Los potenciales de la puerta y la fuente de Q1 son aproximadamente iguales, y Q1 se apaga cuando la base de Q14 está en un nivel alto, Q14 se enciende y Q24 está; se enciende y Q26 se apaga. Bajo el arranque del capacitor electrolítico C32, la puerta y la fuente del transistor Q1 son La diferencia de potencial entre los polos es de 12 V, lo que hace que Q1 conduzca. El proceso de control de G2 es el siguiente: cuando RC5 está en nivel alto, Q17 y Q23 están apagados, Q18 está encendido, la puerta del transistor Q2 está en nivel bajo y Q2 está apagada cuando RC5 está en nivel bajo, Q17 y Q23; están encendidos, Q18 está apagado y el transistor Q2. La diferencia de potencial entre la puerta y la fuente es de 12 V, y Q2 está encendido. Bajo el control del microcontrolador, se pueden generar las formas de onda de la señal de sincronización de los transistores Q1 ~ Q6 en la Figura 5 (b). Las formas de onda de sincronización específicas son las formas de onda G1 ~ G6 en la Figura 6.

El tubo del interruptor de alimentación en la Figura 5 (b) utiliza tubos de efecto de campo para reducir los costos. No se utilizan IGBT y también se pueden obtener buenos efectos de control. Este circuito adopta el modo de conducción 2?/3. Q1 ~ Q6 tienen seis modos de conducción diferentes en un ciclo, como se muestra en la Tabla 1. Las formas de onda correspondientes del voltaje de fase y del voltaje de línea se muestran en la Figura 6.

Además de la onda fundamental, la forma de onda de la señal trifásica emitida por los seis tubos de potencia conmutados también contiene armónicos quinto, séptimo y otros armónicos superiores. Por lo tanto, junto con la Figura 5 (c), este circuito es un transformador de aislamiento de salida, que tiene un efecto de estrangulamiento y puede filtrar algunos armónicos de alto orden. Se puede obtener una onda sinusoidal con menos distorsión en el extremo de salida del transformador de aislamiento. . 3. Diseño de software Este software del sistema adopta un diseño modular con una estructura dispersa. Todas las cantidades de control se procesan de forma centralizada y el mapeo de cada cantidad de control se establece en la RAM para facilitar la programación y modificación de cada módulo funcional. El diagrama de bloques del programa principal del software se muestra en la Figura 7. Para ahorrar espacio, se omiten el diagrama de bloques del programa de servicio de interrupción, el diagrama de bloques del programa de visualización de escaneo de teclas, el diagrama de programa del módulo de configuración de frecuencia, el diagrama de programa del módulo de procesamiento de protección y el diagrama de programa del módulo de funcionamiento normal.

Para mejorar la estabilidad del sistema, se han tomado muchas medidas en el software, como redundancia de software, trampas de software, perros guardianes, etc. 4? Discusión de resultados Los resultados de la prueba del prototipo de este diseño son los siguientes: el voltaje de la fase de salida y el voltaje de línea se pueden ajustar automáticamente con el voltaje de entrada (198 ~ 242 V), el error de valor absoluto de cada fase es inferior a 5, y la frecuencia de salida puede estar en el rango de 20 ~ 100 Hz Preajuste interno o ajuste continuo (paso 1 Hz), el error de frecuencia de salida real es inferior a 0,2, la distorsión de la onda sinusoidal de salida de cada fase es inferior al 6 % y varias protecciones y las funciones de visualización son normales. Se puede observar que este diseño es factible y se puede aplicar a UPS trifásicos con sólo ligeras mejoras. Este diseño tiene amplias perspectivas de promoción y aplicación. Referencias [1] Zhang Yanbin. Tecnología de aplicación de regulación de velocidad de conversión de frecuencia [M]. Beijing: Machinery Industry Press, 2002. [2] Dou Zhenzhong, Wang Lisen. Diseño y ejemplos de aplicaciones de microcontroladores de la serie PIC [M]. Aerospace University Press, 1999.

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