标签: 变频调速

　　 1 引 言 　　随着大功率开关器件制造技术和计算机技术的迅猛发展，变频调速以其自身功能完善、性能可靠、节能显著等优点，已广泛应用于工农业生产和生活等领域。目前，高性能变频调速系统的研究和开发已引起各国专家的高度重视。 　　城市供气系统的负载现在主要是风机，而风机类负载适于变频调速，并且节能显著，因此，变频调速在城市供气系统中推广非常快。但对较复杂的系统，变频调速设计很难取得最佳的效果。本文正是针对这一问题，结合本地气站的变频调速技术改造而进行的研究。该系统以M68HC908J12单片机为核心，实现了变频器与多风机的有机配合，抗干扰能力强，节能效率高，供气质量好，并降低了成本。实验证明具有很高的推广价值。 　　 2　M68HC908J12单片机 　　M68HC908J12单片机是美国Motorola公司于2001年推出的一类M68HC908系列高性能8位单片机，它具有速度快、功能强、价格低等特点。硬件结构与M6805、M146805级M68HC05兼容，而且带有10位A／D和LCD驱动模块，其主要特点有： 　　最大的总线频率为8MHz（4．5V～5．5V），4MHz（2．7V～3．3V）和1MHz（2．4V～2．7V）内部总线频率；12K字节FLASH闪速存储器，具有在线编程和加密功能；片内512K字节RAM；多功能定时器接口TIM1和TIM2；具有红外功能的串行通信接口SCI；CPU正常工作监视模块COP；电源电压监视模块LVI；实时时钟RTC；串行外围部件扩展接口SPI；6路10位A／D；8个键盘输入中断。 　　 3　自动控制系统的原理 　　城市供气系统中以恒压供气为原则，由于煤气随时间不同流量变化很大，若不能及时调整会造成煤气压力不稳定，影响使用质量。传统手动调节母管出口阀开度的方式会引起压力不稳定，甚至喘振，不能保证供气质量，而且存在能量的大量浪费。因此，只有设计出合理的、技术含量高的变频调速系统才能很好地解决这一问题。但由于一般气站风机较多，若一台变频器配一台风机，成本太高，而且风机也不一定工作在高效工作区，不利于节能，考虑到整个供气系统对每台风机并无特殊要求，只要保证出口压力稳定在给定值上即可。因此，该系统在设计过程中，只用一台风机变频调速，其它风机全速运行在高效工作区或处于停机状态，这样，当煤气母管出口压力高于或低于给定值时，该自动控制系统先通过变频器调节，再通过启停风机调节。这一过程以M68HC908J12单片机为核心协调完成。其控制原理如图1所示。 　　该自动控制系统的调节过程为，单片机M68HC908J12接收母管出口压力信号P，并进行PID优化补偿，同时接收变频器的频率信号f。当P＜Po，f＜fm（Po为系统压力给定值，fm为变频器调压的上限相应频率信号）时，单片机M68HC908J12发出控制信号调节变频器的频率，增加风机转速，增大压力P。当P＜Po，f≥fm时，单片机M68HC908J12再按序启动风机并打开相应泵阀，同时按设定程序变频调节，保持系统压力稳定。当P＞Po，f＞fn（fn为变频器调压的下限相应频率信号）时，单片机M68HC908J12发出控制信号调节变频器的频率，减小风机转速，降低压力。当P＞Po，f≤fn时，单片机M68HC908J12再按序关停风机并关闭相应泵阀，同时按设定程序变频调节，保持系统压力稳定。当P＝Po时，系统保持原状态不变。 　　在调速过程中，由于单片机M68HC908J12接收的压力信号P和变频器频率信号f精度较好，可达到0．1％，因此整个系统调节性能非常高，可有效消除喘振。另外，风机的启停顺序已由单片机M68HC908J12程序设定，而且在启停风机时，并非同时打开或关闭泵阀，而是有一定延时或超前时间，以保证系统稳定，防止喘振。fm和fn是风机工作在高效区时上下限所对应的变频器的频率，而非变频器最大最小频率，视具体的风机而定。给定压力Po可根据生产需要来定，而且Po应选定在保证供气质量的最低值上，以利于节能。另外，在整个系统的设计中，变频器所配风机的功率也应适合整个系统的调速过程，其功率应能与其它风机相配合以实现变压调节过程的稳定连续。 　　 4　自动控制系统的主要组成 　　该自动控制系统主要组成如图2所示，它以单片机M68HC908J12为核心，通过软件编程独立完成压力的优化补偿和其它所有的控制任务，它接收压力信号和频率信号，协调全面的控制功能。单片机M68HC908J12的抗干扰能力强，而且具有红外接口，是系统性能的重要保证。变频器属于单片机执行机构的一部分，同一时刻只控制一台风机，它由压力信号经单片机M68HC908J12优化补偿后，通过变频调速达到调节出口压力Po的目的。电气逻辑开关是单片机M68HC908J12的执行机构，它由继电器和驱动电路组成，在单片机M68HC908J12的控制下，电气逻辑开关完成对风机及阀门开关的启停和调节。母管压力检测由陶瓷压阻压力传感器和Σ△A／D转换器构成的高精度数字变送器电路进行，完成压力的测量和传送，并能满足系统精度要求。风机是调压的直接机构，其中，风机0由变频器控制，风机1、风机2和风机3由逻辑开关控制。另外，电路保留了手动开关，还有电源和工作状态监测电路。 　　 5　出口压力的优化调节 　　煤气供应系统的原则是煤气流量与出口压力匹配，从而保持系统压力平衡稳定，否则会引起喘振。本系统用户所需压力精度相对较低，但系统是依据出口压力的变化来进行调节的，因此，系统要求较高的压力精度。为有效克服喘振，系统主要采用了变速PID的优化补偿，其原理如图3所示，PID的调节主要由软件在单片机M68HC908J12内部完成，压力信号经PID的优化补偿后，再驱动风机调压。在调压过程中，出口压力的调节采用分段处理。为了避免引起喘振，各段都根据实际经验，确定调整和优化的参数，以尽可能达到最优控制。 　　 6　软件设计 　　该系统的控制功能基本上由软件完成，通过语言编辑，实现压力、速度、加速度、存储效应优化及I／O控制。另外，该软件也设置了过压过流等保护、报警监控程序。程序编写时遵循顺序控制原则，软件的主程序流程如图4所示。 　　其中PID优化程序包括分段程序、频率调节的相应加速度程序、补偿调节程序、压力和速度等的相关程序。PID优化程序和频率调节程序相应分两个子程序。单片机M68HC908J12还通过与变频器RS235或RS485通讯口的连接，利用软件编程克服变频器的存储效应，加快系统的反应速度，提高系统的性能。另外，在硬件满足要求的前提下，通过编程和参数设定，可调整系统的精度和性能。 　　 7　结束语 　　本文提出的变频调速自动控制系统，经实际运行，证明完全达到了设计要求，实现了无人值守和运行状态监控报警。用一台变频器控制三台风机，大大降低了成本，而且节能效果显著，优于47．3％。在变频器日益推广的今天，该系统对城市供水、供气及相关企业应用具有很高的推广借鉴价值。

　　 1引言 　　PWM(脉宽调制)功率变换技术省去了庞大笨重的工频变压器，减小了装置的体积重量，提高了电源的功率密度与整机效率。然而，在硬开关状态下工作的PWM变换器，随着开关频率的上升，一方面开关管的开关损耗会成比例地上升，使电路效率降低，处理功率的能力减小；另一方面，会产生严重的电磁干扰(EMI)。 　　由于功率开关管并不是理想开关，开通和关断都需要一定时间，在这段时间里，在开关管两端电压(或电流)减小的同时，通过的电流(或电压)上升，形成电压和电流波形的交叠，从而产生了开关损耗。本文介绍一种采用软开关技术的PWM变频调速系统，使开关损耗大幅减小。 　　 2软开关技术的优点 　　所谓软开关通常是指零电压开关ZVS(zerovoltageswitching)和零电流开关ZCS(zerocurrentswitchingz)或近似零电压开关与零电流开关。 　　硬开关过程是通过突变的开关过程中断功率流完成能量的变换过程；而软开关过程是通过电感L和电容C的谐振，使开关器件中电流(或电压)按正弦或准正弦规律变化，当电流自然过零时器件关断；当电压降到零时，器件导通。开关器件在零电压或零电流条件下完成导通与关断的过程，使器件的开关损耗理论上为零。 　　软开关技术的应用，在理论上使开关管的开关损耗为零，从而可以使开关频率进一步提高，使电力电子变换器具有更高的效率，更高的功率密度，体积、重量大大减小，具有更高的可靠性；并可有效地减小电能变换装置引起的电磁污染(EMI)和环境污染(噪声等)。 　　 3ADRPI变换桥臂的拓扑结构及工作原理 　　辅助二极管变换极逆变器（ADRPI）拓扑结构见图1。若定义电路中Q1导通、Q2截止为“1”状态，而Q2导通、Q1截止为“0”状态，则这种变换桥臂的基本工作原理是： 图1 ADRPI一条变换臂的拓扑结构图 　　（1）设电路的初始状态为“1”状态，即Q1导通、Q2截止，极电压VC2由于箝位二极管Dc的作用被箝位在电源电压Vin，电感电流iL为稳定正值，电感电压VL等于零，这时的电感L作为能量储存元件而存在。这个状态的持续时间由系统的PWM调制策略所决定。 　　（2）当电路需从“1”状态变为“0”状态时，在缓冲电容CC1的作用下关断Q1，电感电流iL通过二极管D2续流，电感L与电容C2谐振。当iL由正值变为负值时，Q2在零电压条件下自然导通。当VC2谐振到零时，二极管Dfw导通，VC2被箍位在零值，iL保持为稳定负值，VL为零，电路保持在“0”状态。 　　（3）当PWM调制要求电路从“0”状态变回到“1”状态时，在缓冲电容CC2的作用下关断Q2，iL通过二极管D1续流，L与电容C1谐振。当iL由负值变为正值时，Q1在零电压条件下自然导通。当VC2谐振到Vin时，二极管Dc导通，VC2被箝位到电源电压Vin，iL保持为稳定正值，VL为零，电路回到“1”状态。 　　从以上ADRPI变换桥臂的工作过程可看出，开关次序Q1D2Q2D1，给所有开关器件提供了最优越的开关环境。在Q1、Q2的导通过程中，通过带有零电压检测的基极驱动电路检测横跨开关器件两端的电压，以保证当二极管D1或D2停止导电后，Q1或Q2迅速自然导通，这样就基本上消除了器件的导通损耗。而且在这个过程中并不需要使用快速二极管，二极管D1、D2在通过其上的电流为零后自然关断。Q1、Q2的关断过程是在缓冲电容CC1、CC2的作用下完成的。在Q1、Q2关断的瞬间，其上电压为零，而后，其上的dv/dt将受到CC1、CC2的限制，这样就完全排除了在关断过程中大电流和高电压同时存在的可能，从而极大地减少了关断损耗。二极管Dfw和Dc也具有非常良好的工作环境，其上的dv/dt被谐振电容所限制，而关断时的di/dt又被电感L所限制。 　　在这种零电压开关模式下工作的大功率开关管，只有在横跨其两端电压为零时才能导通，这意味着同一桥臂的另一开关此时承受着全部电压，即已经关断。因此这种技术从根本上排除了由于直通而造成电源短路的可能，使逆变桥臂的工作具有很高的可靠性。图1所示拓扑结构又称为结实型变换桥臂（ruggedinvertleg）。 　　使用一条结实型桥臂，可使稳定的直流电源变为可调节的直流电源，输出电压随着占空比的变化从零电压变化到电源电压，并且允许功率反向流动，这种电源可用于两象限的直流传动控制。使用两条结实型桥臂，可构成一单相交流电源，这种逆变器理论上对负载功率因数没有任何限制，因此可用于不间断电源或单相交流传动控制系统。 　　我们在主电路中使用三条结实型桥臂构成三相交流逆变器，这种逆变器可对具有任意功率因数的三相不平衡负载供电，可用于三相交流传动控制系统。 　　 4控制电路和系统应用软件的设计 　　41系统控制电路 　　系统控制电路如图2所示。 图2 系统控制电路原理图 　　系统控制电路以8051单片机为中央单元，与825316位可编程计数/定时器、8155可编程RAM、I/O口扩展芯片及EPROM等组成HEF4752V的支持电路。 　　8051主要完成控制工作，向8253送时间常数和控制字。8253的三个计数器分别生成HEF4752V所需的fvct、ffct、frct和foct。8155用于扩展I/O口，接受控制字，给定各切换点的开关频率值。 　　鉴于本系统对精度要求不高，控制系统采用开环控制。利用PWMIC，使控制系统的软硬件设计较为简单，而且，本系统具有良好的保护功能和检测功能，系统输出的电压波形中谐波次数也很高，极易滤除。 　　HEF4752共分8个载波区段，载波频率比N=15、21、30、42、60、84、120、168，载波频率比与输出频率的关系见表1。对应每个载波频率比区段，FCT计数器送出2N个δi数据供脉宽调制用。在相同的载波频率比N下，fvct越高，则调幅比a越小，使输出电压越低。这样，就得到了经双边调制的某相输出信号。当载波频率比N与fvct确定以后，一个周期中调制值δi的变化规律也就相应确定。 表1 载波频率比与输出频率的关系 　　HEF4752输出SPWM波的频率f是由FCT时钟计数器经3360分频后得到的。而开关频率fr则是FCT计数器经与载波频率比N的8个值对应的8组分频器分频后得到。这8组分频器分频数分别是224（对应N=15）、160、112、80、56、40、28、20（对应N=168）。必须根据开关器件容许的开关频率来限制最高开关频率frmax。 　　在频率比变化点附近，为了避免不稳定，设置了频率比重叠区。 　　IGBT是电压驱动，对驱动电路的要求比较高，一般有分立元件构成的驱动电路和集成化专用驱动电路。本系统采用HL402具有先降栅压、后软关断的双重短路保护功能的芯片。其性能更好，整机的可靠性更高及体积更小。 　　 42系统应用软件的设计 　　在系统应用软件的设计过程中，本系统采用了如下措施： 　　（1）HEF4752各端口的连接 　　HEF4752的三个时钟输入，由8253的三个计数器输出，计数器的“0”号输出端，接到HEF4752的FCT时钟输入端；计数器的“1”号输出端接到HEF4752V的OCT和RCT时钟输入端；计数器的“3”号输出端接到HEF4752的VCT时钟输入端。 　　（2）8253的时间常数 　　8253的计数时钟为2MHz，得到三个通道的时间常数为 　　0＃ffct0012H 　　1＃frct、foct0007H 　　2＃fvct0008H 　　在程序中，我们规定控制方式字如表2所示。 表2 控制方式字内容 　　8051从8155读入控制方式字及输出频率，向8253送入相应的时间常数，按控制方式字提供的控制方式来控制。当系统没有接到中断信号的时候，仍按以前的方式输出，当系统接到中断信号时，8051会重新读入控制方式字和给定频率，改变输出状态。

　　1.概述 　　在电气传动领域中，随着自关断器件技术水平的不断提高，脉宽调制技术（简称PWM技术）也日趋成熟。PMW交流变频调速以其高效率、高功率因数、输出波形好、结构简单等优点，在井下风机、水泵、造纸机等设备中得到了广泛的应用。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，达到了提高控制精度的目的 ，其特点： 　　（1）采用单片机可以使绝大多数控制逻辑通过软件实现，简化了电路。 　　（2）单片机具有更强的逻辑功能，运算速度快，精度高，有大容量的存储单元，可以实现较为复杂的控制。 　　（3）无零点漂移，控制精度高。 　　（4）可以提供人机界面，多机连网工作。 　　根据国内外有关变频调速的最新研究成果及研究动向，参阅大量的文献、资料，本着先进性与成熟性兼顾、标准化、可靠性、连续性、及时性的系统设计原则，设计了如图1所示的系统结构框图。 图1 系统结构框图 图2 整流电路 　　整个电路分为三大部分：主回路、驱动电路以及用单片机控制PWM产生器的控制电路，另外还有过流检测和保护电路，这样使得系统工作更稳定、可靠。 　　2.系统主回路设计 　　2.1整流滤波电路的设计 　　为了给逆变器提供一个稳定的直流电压，需要将电网输入的交流电进行整流。通常整流电路可分为可控整流和不可控整流。可控整流可以使系统的功率因数接近l，并且具有较小的纹波，频率高，可降低较小幅值的滤波电容。但是采用可控整流电路会使得系统成本上升，并且控制电路复杂。 　　目前比较经济可靠的方案，一般都是采用二极管整流，使电网功率因数与逆变输出电压无关而接近于1。在本系统中，我们采用了三相二极管不可控整流，如图2所示，采用它无需控制电路驱动，电路简单、可靠，成本低，缺点就是纹波较大，需采用较大幅值的滤波电容。 　　2.2 三相逆变电路的设计 　　三相交流负载需要三相逆变器，在三相逆变电路中，应用最广的是三相桥式逆变电路 。采用IGBT作为可控元件的电压型三相逆变电路如图3所示，可以看出电路由三个半桥组成。 图3 三相逆变电路 图4 IR2110驱动半桥电路 　　电压型三相逆变桥的基本工作方式与单相逆变桥相同，是 导电方式，即每个桥臂的导电角度为 ，同一相（同一半桥）上下两个臂交替导电，各相开始导电的时间依次相差 。这样，在任一瞬间，将有三个桥臂同时导通。可能是上面一个臂，下面两个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行的，因此，也被称为纵向换流。用T记为周期，只要注意三相之间互隔T/3（T是周期）就可以了，即B相比A相滞后T /3，C相又比B相滞后T/3。 　　具体的导通顺序如下： 　　第1个T/6:V1,V6,V5导通,V4,V3,V2截至;第2个T/6:Vl,V6,V2导通,V4,V3,V5截至; 　　第3个T/6:V1,V3,V2导通,V4,V6,V5截至;第4个T/6:V4,V3,V2导通,V1,V6,V5截至; 　　第5个T/6：V4,V3,V5导通,V1,V6,V2截至;第6个T/6:V4,V6,V5导通,V1,V3,V2截至。 　　3 驱动电路及系统保护电路的设计 　　3.1 驱动电路的设计 　　作为功率开关器件，IGBT的工作状态直接关系到整机的性能，所以选择或设计合理的驱动电路显得尤为重要。采用一个性能良好的驱动电路，可使IGBT工作在比较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对提高整个装置的运行效率，可靠性和安全性都有重要的意义。 　　驱动电路必须具备两个功能：一是实现控制电路与被驱动IGBT栅极的电隔离;二是提供合适的栅极驱动脉冲 。 　　对驱动电路的要求，可归纳如下： 　　1）IGBT和MOSFET都是电压驱动，都具有一个2.5～5V值电压，有一个容性输入阻抗，因此IGBT对栅极电荷非常敏感，故驱动电路必须很可靠，要保证有一条低阻抗值的放电回路，即驱动电路与IGBT的连线要尽量短。 　　2）用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压Uge,有足够陡的前后沿，使IGBT的开关损耗尽量小。另外，IGBT开通后，栅极驱动源应能提供足够的功率，使IGBT不退出饱和而损坏。 　　3）驱动电路要能传递几十kHz的脉冲信号。 　　4）在大电感负载下，IGBT的开关时间不能太短，以限制出di/dt形成的尖峰电压，确保IGBT的安全。 　　5）IGBT的栅极驱动电路应尽可能简单实用，最好自身带有对IGBT的保护功能，有较强的抗干扰能力。 　　本文采用美国IR公司推出的IR21lO集成驱动器来驱动IGBT，它兼有体积小，速度快，电路简单的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选品种。 　　驱动芯片IR2110用于驱动半桥电路如图4所示。 　　3.2 电流检测及过流保护电路 　　当流过IGBT的电流过流，一旦超出安全区，IGBT将永久损坏，因此系统要设置电流过流保护电路，系统在变频器的直流部分串电流互感器将电流转换为电压信号再通过比较器比较，将过流信号检测出来后，送到SA828l的脉冲封锁端（电平信号），那么SA828l就会停止输出PWM脉冲，以保护 IGBT。IGBT的过电流保护电路如图5所示。 图5 IGBT的电流保护电路 　　其中运放C814组成电压跟随器，其输入来自电流互感器的输出。两个电压比较器C271组成窗口电压比较器，比较器的输出经施密特反相器连接到与门的输入端。当IGBT没有过电流时，C814的输入电压比较低，窗口电压比较器输出高电平，因此EN信号为高电平，使IGBT驱动信号有效;反之，当 IGBT过电流时，EN信号变为低电平，封锁了IGBT驱动信号而使IGBT关断，调节电位器RP，可以改变过流阀值的大小。 　　过压保护电路的原理与电流保护电路类似，另外在主电路上应配装一个10A的快速熔断保险，当电路发生严重过流时，快速熔断保险烧断切断电网电源，尽可能的保证主电路的安全。 　　4.控制电路软硬件设计 　　三相SPWM发生器是控制电路的核心部分。在本设计中，我们选用了AT89C51单片机控制英国MITEL公司的专用集成芯片SA8281作为 SPWM波形发生器，该芯片与微处理器接口方便，几乎不用加任何的逻辑电路即可构成完整的SPWM控制电路，结构紧凑，提高了系统的集成度和可靠性，利于降低成本。 　　4.1 SA8281的功能介绍 　　SA8281芯片是MITEL公司设计的专门为交流电机的调速控制，UPS电源以及其他需要脉宽调制作为一种有效电源控制的电力电子器件 。引脚如图6所示： 图6 SA8281的引脚排列 图7 单片机与SA8281连接图 　　它可用于三相PWM波形产生的可编程微机外围接口芯片，使用一组标准的MOTEL总线，适用于英特尔和摩托罗拉二种总线接口，接口通用性好，编程和操作简单，方便，快捷。 　　SA8281采用常用的对称的双边缘采样法产生全数字化PWM波形，无时漂，无温漂，具有很高的精度和温度稳定性。 　　有6个标准的TTL电平输出，用来驱动逆变器的6个功率开关器件。 　　工作频率范围宽，精度高，三角载波频率可调。 　　工作方式灵活，在电路不变的情况下，直接通过软件设定载波频率、调制频率、调制比、最小脉宽、死区时间等工作参数就可改变逆变器的性能指标，驱动不同负载或工作于不同工况。可通过改变输出SPWM脉冲的相序实现电机的正反转，通过调制达到输出频率为OHz而给电机绕组通一直流电，实现电机的“直流插入制动”。 　　独立闭锁端可瞬时闭锁输出SPWM脉冲，可处理电机突发情况的发生。 　　波形存储在内部ROM中，可以选择可删除的最小脉宽和死区时间。 　 　4.2 控制硬件电路的实现 　　控制电路部分采用的单片机为ATMEL公司推出的AT89C51，它采用CMOS结构，耗能低，抗干扰能力强，与MCS一5l系列完全兼容，且功能比一般的51系列芯片要强大许多。其内部含有128字节的RAM和4K字节的EPROM完全满足系统需要，不用外加RAM或EPROM存放数据或程序，但需要设定和保存的参数则存放在一片EEPROM中 。 　　正弦波发生器的原理图如图7所示，它以SA828l作为三相正弦波的发生芯片，单片机AT89C51作为SA8281的控制芯片。SA828l 将大部分外围电路都集成在芯片内部，可以看出SA8281与微处理器接口简单，控制电路非常简单，结构紧凑，这样做从另一方面来讲对芯片工作的稳定性有很大帮助，提高了可靠性。 　　从整个电路来说，实现对SA828l的控制是通过按键输入相应的信息。本电路的设计要对SA8281输入初始化参数和控制参数，所以用到了三个按键0#键、1#键和2#键。在主程序中判断键号用的是查询式,0#键按下转入初始化子程序：l#键按下转入加速子程序：2#键按下转入减速子程序。 　　AT89C51是地址与数据总线复用类的单片机，为了隔离潜在的噪音干扰，设置输出断开引脚SETTRIP在通常情况下接地，同时设置了开关，便于在紧急情况下迅速关断所有PWM输出;为使PWM输出处于有效状态，输出关断引脚 接高电平 。外部时钟CLK引脚接独立的12M有源晶振为 SA8281芯片提供一时钟基准用于控制与PWM有关的各时序。   　　4.3控制电路软件设计 　　对SA8281芯片的控制是通过微处理器接口将相应的参数送入芯片内部两24位的寄存器R4、R3来实现的，它们是初始化寄存器和控制寄存器。数据先被读入一系列临时寄存器R0～R2中，然后通过一条虚拟的写操作将数据传送至相应的R4，R3寄存器。 　　初始化寄存器用于设定和电机及逆变器有关的一些基本参数。在正常情况下，这些参数在电机工作前就被初始化（例.在PWM输出允许前），并且在电机工作时一般不允许改变。 　　控制寄存器在工作过程中控制输出脉宽调制波的状态，从而进一步控制电机的运行，比如转速、正/反转、启动和停止等。通常在电机工作时该寄存器内容经常被改写以实现对电机的实时控制。程序流程图下面分别进行说明： 　　4.3.1主程序 　　主程序判断键号用的是查询式： 　　O#键按下转入初始化子程序;1#键按下转入加速子程序;2#键按下转入减速子程序。 　　另外为了防止误操作增加了延时去抖动的再次判断键号环节。主程序流程图如图8所示： 图8 主程序流程图 图9 SA8281初始化子程序流程图 　　4.3.2初始化子程序 　　在初始化子程序要设定的是与电机和变频器有关的基本参数，包括载波频率的设定、调制波频率范围设定、脉冲延迟时间设定、最小删除脉宽的设定、调制波形选择、幅值控制设定等。 　　初始化寄存器的数据先以8位格式存入临时寄存器R0，R1和R2中，然后通过虚拟写操作R4再被存入初始化寄存器。 　　通常情况下，这些参数在电机工作过程中不要改变。 　　SA8281初始化子程序流程如图9所示： 　　4.3.3 调速子程序 　　调速子程序包括加速子程序和减速子程序，本文只介绍加速子程序，减速子程序类似于加速子程序。 　　加速子程序流程图如图9所示，控制参数包括调制波频率控制字和调制波幅值控制字，它们要通过计算求得，方法：首先根据电机的U/F曲线得到调制波的频率与幅值，然后通过公式计算出相应的控制字并制成表格，本文的程序设计中利用查表法实现两种控制参数的传送。调制波频率与幅值对比如表1所示。加速子程序流程图如图10所示： 表1 调制波频率与幅值对比表 图10 加速子程序流程图 　　5 总结 　　本文中，设计变频调速控制系统时，控制芯片采用单片机AT89C51，采用SA8281作为正弦波发生器，用IR2110芯片来驱动，另外考虑到系统的稳定性，设计了系统的保护电路，这样整个系统有成本低廉，功能齐全的特点，并具有较大的实用价值。目前，我国的变频调速市场逐渐增长，需求量日益广泛。因而，对于变频调速控制系统的研究具有重要的学术意义和应用价值。