基于8XC196MX单片机的嵌入式变频电机控制器的设计

摘要

随着电力电子技术、微处理器技术的发展,基于数字控制技术的交流电机变频调速系统日趋完善;由于在动态响应、调速精度、低频转矩、功率因数、工作效率、高速和大容量化等方面的优越特性,交流电机变频调速技术已成为当今节电、改善工艺流程、提高产品质量、推动技术进步的一种主要手段,是当前电气传动的主要发展方向之一.论文以小功率伺服电机的嵌入式变频控制系统的研究开发为背景,详细论述了采用单片微处理器为核心的嵌入式变频控制器的实验样机,以及分别用于定位钻孔和三维立体雕刻两种可能数控加工使用环境的驱动软件的设计和实现.文中系统地介绍了基于IXC196MC单片机的变频控制系统的硬件结构,分别给出了控制电路、主电路、反馈及保护电路、步进控制电路、通信硬件接口等模块的设计原理与实现.在研究交流调速原理、变频调速各种控制策略以及数控加工特点的基础上,针对具体的加工过程,探讨了主轴电机的变频控制策略和步进电机数控加工控制中应注意的问题,具体论述了恒压频比SPWM调速软件的实现原理;针对实验现象进行分析,综合考虑现有的硬件条件,对通过检测母线电流以实现闭环控制的思路进行了尝试,给出了一种通过实验初步摸索出的控制策略.此外,论文还介绍了通信接口软件的设计与实现.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1交流电机变频控制的发展及意义

1.1.1交流电机变频控制的发展

1.1.2交流电机变频控制的意义

1.2数控加工简介

1.2.1数控机床的加工原理和分类

1.2.2数控编程

1.2.3交流伺服在数控系统中的应用

1.3论文主要工作及内容

第二章硬件设计与实现

2.1系统硬件总体结构设计

2.1.1嵌入式变频控制系统的功能设计

2.1.2主控芯片选择

2.1.38XC196MC芯片介绍

2.2系统硬件结构设计

2.2.1电源电路

2.2.2控制电路和主电路

2.2.3反馈及保护电路

2.2.4数控模块

2.2.5外部存储器设计

2.2.6通信模块

2.2.7抗干扰设计

第三章软件设计与实现

3.1总体设计

3.2控制原理和控制策略

3.2.1三相异步电动机的工作原理

3.2.2异步电动机变频调速的基本控制方式

3.2.3正弦波脉宽调制(SPWM)

3.2.4恒压频比SPWM控制策略的实现

3.2.5变频调速的其他控制方式

3.2.6数控机床的步进电机控制

3.3通信模块的设计

3.3.1通信协议设计

3.3.2 80C196MC的串行通信实现

3.3.3基于上位PC机的通信实现

第四章结束语

致谢

参考文献

作者在读期间发表论文清单