陀螺供电是什么意思？

陀螺供电电源设计

摘 要：以实际工程项目中半液浮速率陀螺供电电源为研究对象。介绍了SPWM技术的基本原理，给出了基于SPWM技术所设计的陀螺电源的基本方案和系统的设计方框图。提出了一种基于时序实现逆变电源的三相任意角度差的方法。同时，分别给出了单片机89S52与信号发生器SAZ4828的接口电路、IGBT的驱动隔离电路、外围扩展芯片、SA4828内部结构和工作原理以及软件设计流程图。

关键词：半液浮速率陀螺；正弦波脉宽调制；陀螺电源

O 引言

陀螺供电电源一般为中频(常用的为400Hz)的单相或者三相变频电源。同时，这类电源广泛应用于航空航天、舰船、机车、感应加热以及雷达、通信交换机等设备中。因此，对此类电源的研究具有很高的工程实用价值。本文以某型导d中半液浮速率陀螺为研究对象，利用SPWM技术给出了半液浮速率陀螺电源的解决方案。同时，提出了基于时序实现逆变电源的三相任意角度差的方法，大大化简了实现角度差。

l 半液浮速率陀螺电源设计方案

本文研究的半液浮速陀螺电源的具体技术指标如表1所列。

1．1 SPWM原理及基本方案

SPWM技术是一种先进的调制技术，其内涵就是通过按一定的规律控制开关器件的通断，从而获得一组等幅不等宽的矩形脉冲波形，用来产生所需频率的正弦电压波。采用该技术开发研制的400Hz中频电源，技术先进，其所达到的电性能指标及可靠性都将大大优于以往多环节的中频电源。SPWM的实现方式通常有两种：一是模拟法，二是数字法。模拟法电路较复杂，有温漂现象，影响精度，限制了系统的性能；数字法按照不同的数字模型用计算机算出各切换点，将其存人内存，然后通过查表及必要的计算产生SPWM波。但数字法受内存影响较大，不能保证系统的精度。Mitel公司生产的SA系列PWM波形发生器具有精度高、抗干扰能力强、外围电路简单等优点，其中SA4828系列SPWM发生器，可与微处理器连接，完成外围控制功能，使系统智能化，微处理器只用很少的机时去控制它，因而有能力进行整个系统的检测、保护、控制等。基于上述原因，我们决定采用SA4828为核心来研制SPWM中频电源。

1．2 半液浮速率陀螺电源系统设计框图

半液浮速率陀螺供电电源如图1所示。

其系统的基本工作原理为：直流电源经过SPWM全桥逆变、滤波隔离后输出，系统采用幅值反馈和频率反馈实现陀螺供电电源的幅值和频率的稳定。CPU采用Intel公司生产的89S52单片机；SPWM信号发生器采用SA4828；混合集成驱动电路EXB841构成隔离驱动保护电路；逆变器主电路采用IGBT模块。

2 硬件电路设计

2．1 SPWM波形发生器

SA4828是Mitel公司专为三相逆变电路设计的SPWM波形发生器，它能产生纯正弦波，尤其与CPU组成的系统 *** 作数字化，抗干扰能力强，接口简单，通用性好，可以与不同接口的微控制器相连。在电路不变的情况下，通过软件修改，就可改变逆变器的性能指标，大大提高了调试效率，降低了产品成本。其主要特点如下所述。

1)全数字化 SA4828与微处理器的连接，适用多种微处理器，接口电路简捷。SA4828与单片机89S52接口电路如图2所示。

2)工作方式灵活 SA4828有6个标准的TEL电平输出，用来驱动逆变器的6个功率开关器件。可以直接通过软件写寄存器R0、R1、R2、R3、R4、R14、R15设定载波频率、调制频率、凋制比、最小脉宽、死区时间、幅值等工作参数，无需任何外接电路。

3)工作频率范围宽、精度高 三角载波频率可调，载波频率最高可达24kHz，输出调制频率最高可达4 kHz，输出频率的分辨率可达16位字长；全数字化的脉冲输出有很高的精度和温度稳定性。

2．2隔离驱动电路

IGBT的栅极驱动方法有很多，本方案采用日本富士公司推出的混合式集成化IGBT专用驱动模块EXB841。它是EXB系列驱动器中高速、大容量器件之一，集隔离、驱动和保护于一身，性能优越，充分体出了“最优驱动和分散保护”两原则。具体应用电路如图3所示。

2．3 单片机最小系统及外围扩展芯片

89S52单片机最小系统及少量的扩展外围芯片和SAZ4828三相PWM发生器构成本系统控制电路。单片机完成对SA4828的初始化、输出脉宽控制、频率控制，同时完成开环和闭环控制算法的运算及数据处理、模拟信号与数字信号的检测、保护功能和逻辑判断等。89S52单片机有40条引脚，共分为端口线、电源线、控制线3类。其中端口线分为4组即P0，P1，P2，P3，系统中仅用P0口和P1口进行数据交换，P0口主要用于ADC0809之间进行数据交换，构成电压反馈。P1口主要用于给SA4828传输初始化数据，并根据运算的结果调整SA4828的输出。P3、4口与SA4828的引脚21构成频率反馈。

3 SA4828工作原理和系统软件设计

3.1 SA4828内部结构和工作原理

SA4828内部结构和工作原理框图如图4所示，

它按X(t)=Asinωt来产生SPWM波形。由于SA4828的主要工作原理大部分与SA8282类似，这里不再赘述。现将SA4828特殊的原理解释如下。

1)3种不同波形的选择主要是通过给初始化寄存器和控制寄存器传输命令，来设置三相波形ROM。它分别为正弦、增强、高效3种波形，使之能应用于各种特殊的场合。

2)“看门狗”电路 SA4828在接收单片机发出的命令时，一旦出现问题，总线控制会发出复位“看门狗”信号，使“看门狗”延时关断输出驱动信号。

3)8个寄存器单元为了提高频率精度，以及能独立控制三相波形幅值，SA4828增设了8个寄存器单元，单元地址及说明见表2。

在传输初始化命令时，写入以R5为“看门狗”延时控制字。当传输控制命令时，写入R0、R1为16位频率控制字，写入R3、R4、R5分别为三相输出波形幅值控制字。上述设置和调整，均通过地址／数据总线、寄存器单元，存人初始化寄存器和控制寄存器来完成。

3．2 软件设计

软件程序设计是整个逆变器控制的核心，它决定逆变器的输出特性，如电压、频率范围及稳定度、谐波含量、保护功能的完善，可靠性等。图5为本系统的程序流程图。

主程序中，SA4828初始化命令和控制命令的参数计算及设置，主要用于确定频率调节范围、死区时间、输出电压幅值、中心频率、幅值等。

由陀螺电源技术要求(表1)知，陀螺电机供电电源要求A、B两相相位差90度。这里，采用软件延时方法实现。即当A相输出后延时O．625 ms，B相输出，实现A、B两相相位差90度。

这里提出了基于时序方法实现三相电源中任意两相的任意角度差。解决了逆变电源中难于实现任意两相实现任意角度差的难题。大大简化了逆变电源中任意两相实现任意角度差的繁琐工作和大量的外围电路。但是，带来若干好处的同时也带来了一些问题。譬如，本系统中需要2片SA4828实现A、B两相相位差90度，一定程度上提高了系统的成本。但是，由于SA4828目前的应用较为广泛，其市场的价格也是比较低廉的。综合考虑，利用SA4828软件延时功能实现逆变电源中任意两相任意角度差仍然是最佳的选择方案。

4 实验结果和结语

实验结果表明，系统方案设计较好地实现了半液浮速率陀螺对供电电源的要求。实现了三相频率稳定度为O.l％、幅值稳定度O．1％的高精密中频电源。利用软件延时的方法，实现了A、B两相相位差90度。同时，系统采用89S52单片机和SA8282信号发生器后，正弦波控制电路大为简化，元器件减少，结构紧凑，降低了成本，提高了可靠性。通过实际测试，取得了比较理想的结果，完全符合实际系统的要求

变频器实际上就是一个逆变器.它首先是将交流电变为直流电.然后用电子元件对直流电进行开关.变为交流电.一般功率较大的变频器用可控硅.并设一个可调频率的装置.使频率在一定范围内可调.用来控制电机的转数.使转数在一定的范围内可调.变频器广泛用于交流电机的调速中.变频调速技术是现代电力传动技术重要发展的方向，随着电力电子技术的发展，交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟。变频器不仅调速平滑，范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果明显。因此，交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于冶金、纺织、印染、烟机生产线及楼宇、供水等领域。一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路等几大部分。

1. 整流电路

整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块.

2. 平波电路

平波电路在整流器、整流后的直流电压中含有电源6倍频率脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动，为了抑制电压波动采用电感和电容吸收脉动电压(电流)，一般通用变频器电源的直流部分对主电路而言有余量，故省去电感而采用简单电容滤波平波电路。

3. 控制电路

现在变频调速器基本系用16位、32位单片机或DSP为控制核心，从而实现全数字化控制。

变频器是输出电压和频率可调的调速装置。提供控制信号的回路称为主控制电路，控制电路由以下电路构成:频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”。运算电路的控制信号送至“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路

变频器采取的控制方式，即速度控制、转拒控制、PID或其它方式

4 逆变电路

逆变电路同整流电路相反，逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电压，以所确定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断。从而可以在输出端U、V、W三相上得到相位互差120°电角度的三相交流电

⑴ 交流变频调速系统

一、概述

“变频器应用技术”是“数学”、“物理”、“电工基础”、“电子技术”、“电力电子技术”、“电力拖动”、“电气控制”等课程的后续课程，同时又与 “交直流调速系统”、“PLC控制技术”等专业课程有着横向联系。

变频器是由计算机控制电力电子器件、将工频交流电变为频率和电压可调的三相交流电的电气设备，用以驱动交流电动机进行连续平滑的变频调速。

二、变频器的发展历程

1．直流调速系统的优缺点：调速系统结构简单、调速平滑、调速性能好，但直流电机本身结构复杂、价格较贵、维护不方便。

2．交流调速系统的优缺点：电动机结构简单、工作可靠、价格低廉、规格较多，但调速不连续。

3．变频器的诞生和发展：基于交流异步电动机连续调速的设想，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术的发展而发展。

三、我国变频器的应用现状

1．起步较晚；

2．目前，进入“黄金时期”；

3．变频调速的效果：节能、提高速度和精度、提高生产率和产品质量、延长设备使用寿命、增加使用者的舒适度；

4．变频器的应用目前不足十分之一，原因是变频器应用人才的缺乏。

四、变频器的发展趋势

1．向专用型方向发展；

2．向人性化方向发展；

3．易用性不断提高；

4．功率结构模块化；

5．智能化；

6．内置电抗器减小谐波影响。

⑵ 交流变频调速电机的机械特性是什么

由负载的大小决定的。要想减小功率除了降低负载以外，还可以通过改变电源频率的方法，也就是是用变频器。

变频器的基本原理是将原来直接通入定子绕组的工频交流电先行通入变频器，在变频器内部通过电子变流技术将工频交流电进行整流后再进行逆变，使其输出的交流电为频率变化可以控制的，然后江这样的交流电再通入定子绕组内，通过变频器改变频率，可以使电机的转速下降，同时还能保证其输出适当的转矩，满足拖动负载的需要，降低了回路电流，也就降低了输出功率，这种调速可以由外控制依据负载大小随时可以实现无极调速的方法是一种大力推广的节能技术，在满载状态下似乎不是太省电，但尤其是在轻载和变载的工况下，其节能效果非常显著。转速的改变可以由 *** 作人员根负载的需要随时进行调整，其调整的依据是电机输出的转矩能达到拖动负载的需求，所以不会出现大马拉小车的现象，而是改变了传统拖动方式时不管多大的车一律配这么大的马的状况，实现了依据负载输出功率，既不会造成浪费又不会出现出力不够的情况，所以是一种节能高效的调速方式。

⑶ 研究交流调速，变频调速到底属于哪个学科求懂行人，属于机电一体化吗

属于机电一体化中的电力拖动范畴

⑷ 交流异步电动机变频调速的具体说法

普通的交流异步电动机如果变频调速的话，直接加个变频器，这个也得看你用在什么设版备上面权。一般都不收调试费，当初设备供货商都把调试费包含在设备费用里面了。如果找外面的人来调，熟悉的人几下就能调好。关键是你们的电机还配套着其他设备。但是我觉得如果只一台电机也没有这么高的费用。主要还得是看看你的工艺需求。如果你低压电机上面直流高压发生器，绝缘电阻测试仪都用不到。

AC-AC 是只变频器变频的一种方式。直接变频

AC-DC-AC 是另外一种变频器变频方式。间接变频。把50Hz的交流电先转换成直流电，然后通过IGBT转换成频率可调的交流电。目前低压变频器都是这种方式。

⑸ 用spwm进行交流变频调速所对应的传统方法有哪些，各有什么特点

恒压频比调速。输出电压与频率之比为定值使磁通近似恒定，适用于恒转矩负载，如机床，起重机等

变压频比调速。输出电压与频率之比为变值，典型的为平方比，适用于恒功率负载，如风机水泵

⑹ 交流电机的变频调速系统

系统各组成部分简介：

供电电源：

电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源。因为本设计中采用中等容量的电动机，所以采用三相380V电源。

整流电路：

整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。采用三相不可控整流。可以使电网的功率因数接近1。

滤波电路：

采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。

逆变电路：

逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。

电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。

控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受

各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。这些信号

经过光电隔离后去驱动开关管的关断。

⑺ 请问什么叫"交流电机变频调速"

关于交流感应电机调速一直是工程界热衷研究的课题。根据交流感应电动机的转速公式：n=60*f*(1-s)/p可以看出，要想改变感应电机的转速n，可以有三种途径：

第一：改变感应电机的极对数p。部分感应电机可以通过改变绕组接法，或者在定子内安放多套独立绕组，达到改变极对数p的目的，从而改变电动机的转速。这种方法只能一级一级地调速，不能平滑调节，而且电机体积较大，接线复杂，电机运行性能较差；

第二：改变感应电机转差率s。绕线式感应电动机可以通过在转子中外加调速电阻，实现改变转差率，使得转速随之改变。缺点是调速电阻需要消耗一定能量，而且绕线式电动机结构较之鼠笼式电动机复杂，应用也不如后者广泛。这种方法适用于中小容量的电动机；

第三：改变电源频率f。交流电动机变频调速是目前最受关注的方向之一，其思路就是通过改变电源的频率f来达到改变交流电动机转速的目的。目前常见的变频器为PWM变频器（Pulse Width Molation，脉宽调制），其基本原理是：先将原来的交流电源（例如电网电源）整流为直流，然后利用具有自关断能力的功率开关元件（例如IGBT），在控制电路的控制下高频率依次导通或关断，从而输出一组脉宽不同的脉冲波。通过改变脉冲的占空比，可以改变输出电压；改变脉冲序列则可改变频率。最后通过一些惯性环节和修正电路，即可把这种脉冲波转换为正弦波输出。

我能找到的资料就是这些，可能不够准确和详细，仅供参考。楼主如果感兴趣可以自行参考电机学和电力电子等相关专业书籍。

⑻ 简述三相异步交流电动机变频调速的基本控制方式

按工作原理可分为以下几类

1)V／f控制变频器: V／f控制的基本特点是对变频器输出的电压和频率同时进行控制，通过使电压和频率的的比值保持一定而得到所需的转矩特性。采用V／f控制的变频器控制电路结构简单，成本低，多用于对精度要求不高的通用变频器。

2)转差频率控制变频器: 转差频率控制方式是对V／f控制的一种改进，这种控制需要由安装在电动机上的速度传感器检测出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，而变频器的输出频率则由电动机的实际转速与所需转差频率之和决定。由于通过控制转差频率来控制转矩和电流，与V/f控制相比其加减速特性和限制过流的能力得到提高。

3)矢量控制变频器: 矢量控制是一种高性能异步电动机控制方式，它的基本思路是：将异步电动机的定子电流分为产生磁场电流的分量（励磁电流）和与其垂直的产生转矩的电流分量(转矩电流)，并分别加以控制。由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即定子电流的矢量，因此这种控制方式被称为矢量控制方式。

4）直接转矩控制方式

⑼ 交流变频调速特性是什么 （机电传动简答题）

(1)调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。

(2)调速范围较大，精度高。

(3)起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。

(4)变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。

(5)易于实现过程自动化。

(6)在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。

⑽ 交流变频调速与直流变频调速有何区别

这两种都是空调的类型, 区别是:

1、使用的电机不同。

交流变频的是交流异步电机。也叫鼠笼电机，有结构简单，造价低的优点。也是早期空调和冰箱上使用最多的电机。

直流变频的是直流无刷电机。是近十年兴起的新型电机，属于同步电动机一类。具有体积小，效率高的特点。

2、价格不同。

交流变频价格要低于直流变频。

3、能效不同。

直流变频的能效要高于交流变频。

4、各自的优点。

交流变频价格便宜, 适合经济预算低的用户。

直流变频耗电低, 节能高效, 而且性能上更加安全。

(10)交流变频调速课程的性质扩展阅读

空调选购的要点

1、是否使用名牌压缩机，压缩机是空调器 的心脏，好的心脏当然重要。

2、是否使用优质高效热交换器，如亲水膜梯形铝片、内螺纹铜管等。

3、是否采用不等距贯流风叶大风轮和步进电机驱动风摆，实现超静音设计。

4、是否是超强制冷（热），快速达到设定温度。

5、产品的外形是否美观，是否同家居环境和谐统一。

6、产品的制冷（热）量，根据房间的面积选择合适的制冷（热）量。

7、产品是否省电，一般来说，制冷（热）量越高，输入功率越低的产品越省电。

8、寿命的长短。是否采用微电脑模糊控制，实现不停机运转，是否能自动除霜。

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