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醫學治療儀專用變頻器的研制

作者: 時間:2011-05-13 來源:網絡 收藏

  值得注意的是,初始化寄存器中的幅值控制位(AC)決定了紅色相幅值寄存器的值是否用于控制所有的三相輸出幅值。

  ③正/反轉選擇

  三相PWM輸出的相位決定于R2中的F/R選擇位:

  F/R=0正轉相序為紅不篇怖跡

  F/R=1反轉相序為蘭不篇埠臁

  在正反轉切換時,輸出波形仍保持連續。

  ④輸出禁止選擇

  當R2中的輸出禁止位(INH)有效(為1)時,所有的PWM輸出變為低電平狀態,而芯片內部其他操作并不受影響。該位被釋放后所有的輸出立即恢復原狀。

  需要注意的是,輸出禁止電路在脈沖刪除和脈寬延遲電路之后,因此在輸出禁止的初期有可能產生一些過窄的脈沖。

  3.4 SA4828芯片編程實例

  本例的采用12.288MHz時鐘。初始化寄存器設計的具體參數如下:

  •   載波頻率3kHz
  •   電源頻率15Hz
  •   脈沖取消時間10μs
  •   脈寬延遲時間5μs
  •   電源波形抑制了三次諧波的波形
  •   幅值控制三相幅值對稱

  (1)初始化寄存器編程實例

  ①設定載波頻率公式由fc=公式得2n==8

  則n=3R0中的CFS字為011H

  ②設定輸出電源頻率范圍公式由fr=2m公式得2m==2

  則m=1,R0中的FRS字為001H。

  ③設定脈寬延遲時間公式由Tpdy==5μs

  可得x=64- (Tpdy×fc×512)=56.32

  取整數56,則R2中的6位PDY字為111000H

  ④設定脈沖取消時間

  由于實際輸出PWM脈沖的最小脈寬為Tpdt、Tpdy,所以在設定最小脈沖取消時間時,應加上脈寬延遲時間。

  因此在本例中實際最小脈沖寬度應為10μs+5μs=15μs由Tpdt=公式

  可得y=128- (Tpdt×fc×512)

  =128-(15.2×10-6×3×103×512)

  ≈104.65

  取整數104,則R1中的PDT值為01101000H

  ⑤設定波形選擇,幅值控制等

  選擇輸出波形為基波加三次諧波,故WS1=0,WS0=1,無用戶輸出選擇,故OPT1=0, OPTO=0。設定幅值控制位AC=0,選擇三相平衡幅值控制方式,正常工作時計數器復位和軟件復位均無效,故 CR=RST=0。所以R3中的二進制代碼為00000001。綜上所述,初始化寄存器中:

  R0=0010001123H

  R1=0110100068H

  R2=0011100038H

  R3=0000000101H

  (2)控制寄存器編程實例

  根據控制的具體要求,輸出頻率最高不超過10Hz,相應電機轉速為280r/min。由于輸出頻率需要隨時調整,利用80C196KC單片機的量輸入通道CH0,輸入經5.1kΩ電阻和10kΩ電位器將+5V電源電壓分壓后提供的電壓信號。80C196KC的模擬量轉換為10位精度,給分壓電位器提供的最高電壓約3.3V左右,采樣碼為680。由于SA4828的輸出電源頻率精度為16位,必須將10位采樣值左移6位,然后將其低位送入臨時寄存器R0,高位則送入R1。

  由于采用VVVF控制,幅值與電源頻率成正比,可得頻率設定電位器的采樣值,A×15/50,再右移2位后送入臨時寄存器R3。由于采用三相平衡幅值,R4、R5可以不賦值。

  輸出禁止無效,故INH=0,正反轉F/R是周期性改變的,開始半擺為正轉,F/R=0,故R2=0,以后每次要改變方向時,將R2的D0位取反即可。

  擺幅控制則可通過一只10kΩ電位器將+5V電源電壓分壓后送入80C196KC的模擬量輸入通道CH1實現。

  4控制功能的實現

  4.1失速控制

  通過將SA4828的最高調制頻率設定為10Hz,其轉速為280r/min,稍高于250r/min,留有一定的調節余量。

  4.2擺幅控制

  當電機以最高轉速250r/min旋轉時,經1/50減速器后,轉速為5r/min=1800°/min=30°/s。100°/(30°/s)=3.33s。200°/(30°/s)=6.67s。若以100ms為控制周期,則全擺幅周期T為:T=67×公式

  式中:t為擺幅輸入采樣值;

  f則為轉速輸入采樣值。

  剛開始的第一次擺動應從中間開始正轉,故T1=T/2。經過以上處理,就將位置控制變成了定時時間控制,不僅省去了不易調整的位置開關,也使轉速及擺幅的控制方便多了。通過兩只電位器就可實現快速、便捷的控制。停車時,由操作人員根據目測,到中心位置時按下轉/停開關即可準確停車,且每次轉動時均從中心位置開始正轉半幅,然后全幅往復運行。由于通過SA4828實現了0Hz直流制功,即實現了準確停車,又不會將電機制動時產生的再生能量反饋回直流環節的極性電容,避免了泵升電壓的產生。

  5結論

  (1)用SA4828設計的,接口簡單,功能強,控制精度高,使用方便,能構成高性能的變頻調速系統,SA系列PWM控制器在變頻調速領域具有很好的應用前景。

  (2)16位單片機控制提高了系統的智能化,控制速度快,系統性能改變方便,控制、保護、人機界面功能強。

  (3)通過在醫學上的實際應用證明,變頻控制系統工作安全可靠,頻率控制精度及穩定度高,輸出諧波含量小,低速運行特性好,起動轉矩大,停車準確、迅速。轉速及擺幅調節極其方便。作為特殊應用的專用變頻器設計,具有推廣價值。


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關鍵詞: 治療儀 變頻器

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