北京凌陽愛普科技有限公司
摘 要:本文主要介紹凌陽16位工業(yè)級單片機SPMC75F2313配合6管IGBT開發(fā)的橫機專用變頻器,該 變頻器具有成本低,性能高、便于客戶量產(chǎn)等優(yōu)點,在橫機機械生產(chǎn)及半自動橫機改造領域有著廣泛的應用.
關鍵詞:SPMC75F2313、橫機變頻器
1 引言
隨著針織機械技術的發(fā)展、科技的進步,對針織機械自動化技術的要求也越來越高,變頻調(diào)速技術在針織機械中的應用,也將越來越普遍.
針織機械領域,在原有手搖式針織橫機的基礎上,為了實現(xiàn)電氣自動控制運行代替手動操作的目的,在原有橫機的基礎上加裝馬達傳動系統(tǒng)、微電腦控制系統(tǒng),完成橫機的自動化改造.
本文以凌陽SPMC75為基礎,開發(fā)出針織橫機專用變頻器.下面將詳細介紹其原理.
2 總體方案介紹
本方案采用凌陽16位高性能單片機SPMC75F2313A和6管IGBT組成的三相橋電路組成,帶有硬件保護電路.系統(tǒng)方框圖如圖所示:
3 橫機變頻器功能介紹
3.1 性能規(guī)格
輸入:
■ 輸入電源電壓 :單相,220V,50/60Hz
■ 容許波動 : 電壓 -15%—10%,頻率 ±5%
■ 額定電流設定 : 8~12A可調(diào),超過額定電流的60%顯示過載提示
■ 變頻控制方式 :電位器、按鍵、485通訊、端子控制
輸出:
■ 最大驅動能力 :1.5KW三相感應電機
■ 極限驅動能力 : 2.2KW三相感應電機
■ 載波頻率 : 10K
■ 基本頻率 : 20-300Hz
■ 啟動頻率 : 0.1-300Hz可調(diào)
■ 輸出頻率 : 0-300Hz可調(diào)
■ 上限頻率 : 10-300Hz可調(diào)
■ 下限頻率 : 0.1-300Hz可調(diào)
■ 最高輸出電壓 :可調(diào)(≤220V)
■ 最低輸出電壓 :可調(diào)(≥2V)
■ 加速時間 :1~999秒可調(diào)
■ 減速時間 :1~999秒可調(diào)
■ 最小調(diào)整頻率 :0.15Hz
3.2 按鍵功能說明
按鍵
功能說明
MODE
正常顯示與設置切換,讀出功能號數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)寫入確認
MOV
顯示狀態(tài)切換;功能組和功能號的選擇切換,設定數(shù)據(jù)的修改
UP
功能號和數(shù)據(jù)遞增
DOWN
功能號和數(shù)據(jù)遞減
START
變頻器運行命令
STOP
變頻器停止命令、故障復位命令
4 硬件系統(tǒng)設計
4.1 功率逆變部分
該方案功率逆變部分采用6管IGBT單管組成,具有成本低、可靠性高等特點.如圖所示:
4.2 逆變橋驅動電路
逆變橋驅動電路采用光耦A314J驅動,采用自舉電路方式,實現(xiàn)上下橋臂的驅動.
4.3 過載保護電路
該方案過載保護電路采用硬件保護機制,減少了軟件處理延時,保護效果更明顯.
4.4 開關電源電路
4.5 芯片特性簡介
本系統(tǒng)是基于SPMC75F2313A實現(xiàn)的橫機變頻器方案,下面介紹SPMC75F2313A的特性.
SPMC75F2313A 是μ’nSP系列產(chǎn)品的一個新成員,是凌陽科技新推出的一個16位結構的微控制器.與其它μ’nSP產(chǎn)品不同的是,SPMC75F2313A主要應用在工控或是家電的變頻驅動領域.由于其擁有出色性能定時器PWM信號發(fā)生器組.因此,SPMC75F2313A可以方便的實現(xiàn)各種電機驅動方案.
SPMC75F2313A在4.5V~5.5V工作電壓范圍內(nèi)的工作速度范圍為0~24MHz,擁有2K字SRAM和32K字閃存ROM;64個可編程的多功能I/O端口;5個通用16位定時器/計數(shù)器,且每個定時器均有PWM發(fā)生的事件捕獲功能;2個專用于定時可編程周期定時器;可編程看門狗;低電壓復位/監(jiān)測功能;8通道10位模-數(shù)轉換.SPMC75F2313A在電機控制領域有相當優(yōu)秀的表現(xiàn).
特性包括:
◆ 凌陽16位μ’nSP處理器(ISA 1.2)
◆ 工作電壓: 內(nèi)核:4.5V~5.5V
◆ 最高運行速度:24MHz
◆ 工作溫度: -40 ℃~85 ℃
◆ 芯片內(nèi)存儲器:
32KW (32K×16) Flash
2KW (2K×16) SRAM
◆ 基于時鐘發(fā)生模塊的鎖相環(huán)電路
◆ 看門狗定時器
◆ 10位模/數(shù)轉換器
8通道輸入
10us (100kHz)轉換時間
◆ 串行通訊接口
通用異步串行通訊接口(UART)
標準外圍接口(SPI)
◆ 總計33個通用輸入輸出管腳
◆ 電源管理
2種低功耗模式:Wait/Standby
每個外設都可以獨立的供電
◆ 兩個比較匹配定時器
◆ 5個16位通用定時器
◆ 2個用于脈寬調(diào)制,2個用于速度捕獲,1個用于速度反饋環(huán).
◆ MCP定時器3支持 TIO3A~TIO3F, MCP定時器4支持 TIO4A~TIO4F
◆ 脈寬調(diào)制定時器支持遞增/遞減計數(shù)
◆ PDC定時器0/1均支持3通道的TIO0A~TIO0C輸入捕獲
◆ TPM定時器2支持捕獲/脈寬調(diào)制
◆ 12個16位脈寬調(diào)制輸出
◆ 2通道的電機驅動脈寬調(diào)制輸出(互補的3相6路脈寬調(diào)制輸出)
◆ TIO3A~TIO3F利用 MCP 定時器3工作, TIO4A~TIO4F利用MCP定時器4工作
◆ 中心(center)或邊沿(edge)脈寬調(diào)制輸出
◆ 通過外部錯誤保護管腳進行脈寬調(diào)制輸出保護
◆ 可編程的死區(qū)控制(Dead time control)
◆ 脈寬調(diào)制服務和錯誤中斷發(fā)生
◆ 具備驅動交流感應電機和直流無刷電機的能力
◆ 內(nèi)嵌在線仿真功能
5 結語
該系統(tǒng)硬件結構簡單,功能比較復雜,技術含量較高,采用的技術處于領先水平.電機驅動部分可以實現(xiàn)不同轉速的平穩(wěn)運行,保證輸出力矩恒定等優(yōu)點.和其配套的控制器可以將編制的花樣設計轉化成程序控制,根據(jù)客戶的不同要求完成不同類的編制動作.該變頻器有較強的兼容性,可以適用于不同型號的橫機控制系統(tǒng).
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/882061230176023.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">