模擬系統(tǒng)控制器與變頻器之間接口電路設計

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石家莊風機廠模擬器軟件部分最終的動態(tài)轉(zhuǎn)矩信號是以占空比控制的PWM信號輸出的，而且其石家莊風機廠模擬器動態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩可能為負。然而石家莊風機廠模擬控制器輸出的占空比控制的PWM信號是0與5V的脈沖信號。
要完成控制器輸出與變頻器模擬電壓輸入之間的正確、有效連接，必須做以下工作：1)為達到負信號輸出，必須在程序中加以標志位，通過標志位和外圍接口電路配合，從而達到負信號輸出的目的，程序中I／O口D6置位表示程序所算動態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩為正，而當其輸出動態(tài)轉(zhuǎn)矩為負時，I／O口Dl置位，在后續(xù)模擬電路中予以具體處理。占空比控制的PWM輸出信號，必須對PWM信號加以整形和濾波，轉(zhuǎn)換成變頻器模擬給定可以接受的模擬電壓信號。將模擬電壓信號與變頻器的模擬電壓等級匹配，由于占空比控制的PWM信號是O與5V的脈沖信號，整形、濾波后將變?yōu)?～5V的模擬電壓信號，而變頻器模擬電壓輸出端子A13的模擬電壓輸入范圍．1 0～10V的模擬電壓信號，因此應該對整形、濾波后的模擬電壓信號加以放大，使其滿足變頻器接口要求。
電路的工作原理是，模擬信號以占空比控制的PWM脈沖方式輸出動態(tài)轉(zhuǎn)矩信號，程序中已根據(jù)轉(zhuǎn)矩信號的正負對I／O口D1、D6分別進行了置位和復位工作，圖中用DMl、DP6表示，DMl與DP6的信號實時互補(DMl牛DP6=0)；PWM分別與正負標志位DP6、DMl送入2輸入與門進行信號的篩選，若輸出為DP6為l，則輸出的為正信號，需經(jīng)正信號處理電路進行信號處理；而若DMl為1，則輸出的為負信號(0V、5V的脈沖信號)，需經(jīng)負信號處理電路進行信號處理。
負信號處理電路先將脈沖信號進行RC濾波變?yōu)?～5V的模擬電壓信號，接著模擬信號進行2倍的信號放大，此時模擬信號將變?yōu)镺～10V的模擬電壓信號，然后再對信號進行反向，自此負信號處理電路輸出了．10～0V的模擬電壓信號。正信號處理電路的信號處理方案與其基本相同，只是少一級反向運算。由于變頻器的模擬電壓輸入經(jīng)由兩個接線端子，雖然正負信號在同一時刻只有一路存在信號，我們?nèi)孕柙趦陕沸盘柼幚黼娐返暮蠹墝⑿盘柷蠛停缓笏腿胱冾l器雙極性模擬電壓給定端子A13。
簡單起見，本設計采用RC濾波電路進行PWM脈沖信號濾波與整形，RC濾波電路實質(zhì)上式一個低通濾波器，必然有一定的延遲和失真，時間常數(shù)的選擇直接影響其失真程度，所以電路中RC電路的時間參數(shù)選擇是一個十分重要的問題。本實驗使用的PWM輸出的載波頻率為1 0KHz，而濾波參數(shù)綜合選擇為R=10尼Q，C=0．1 uF，其濾波時間常數(shù)為lms，相對于5ms的一次的PWM輸出更新，這樣的滯后時間是實驗可以接受的。