便携式电动工具变频调速系统设计与研究

摘要

便携式电动工具作为一种最常用的劳动工具被广泛地应用于日常生活以及工业生产当中。在本文中所要介绍的就是为此类中小功率电动工具如手提钻，手提电锯等设计的一套完整的变频调速装置。 本文对便携式电动工具中应用的变频调速软硬件的设计思路和实现过程都进行了完整细致的说明，其中，硬件部分主要包括：整流及限流启动电路、由IR2153 构成的半桥开关电源电路、由MICROCHIP公司的新型数字信号控制器dsPIC30F2010 构成的控制器电路、由三菱第三代IPM PS21564 构成的功率逆变电路，以及必要的显示、输入和RS232 通讯等接口电路。软件部分则主要针对SPWM 控制算法在该DSC数字信号控制器上的实现展开，包括主函数、AD 转换与显示以及手动输入等子程序。 作者完成的主要工作如下： （1）在分析了电动工具对变频调速系统软硬件特定要求的基础上，提出总体设计思想。 （2）以dsPIC30F2010 为核心控制器、PS21564 为逆变环节的功率模块，辅以相应的电源电路，显示以及输入等电路后，设计完成了电动工具完整的硬件系统。 （3）针对电动工具特点，采用SPWM 控制的改进算法，完成软件设计，达到了提高硬件资源利用率的良好效果。 （4）针对该具体应用，设计出了一套辅助保护电路，包括：负载电流、负载电压、直流侧母线电压以及过/欠压异常和温度等的保护电路，充分保证了系统的可靠性和安全性。