模擬系統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轉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輸出轉矩可能為負。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輸出轉矩為正，而當其輸出動態轉矩為負時，I／O口Dl置位，在后續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、濾波后將變為0～5V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脈沖方式輸出動態轉矩信號，程序中已根據轉矩信號的正負對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濾波變為0～5V的模擬電壓信號，接著模擬信號進行2倍的信號放大，此時模擬信號將變為O～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，我們仍需在兩路信號處理電路的后級將信號求和，然后送入變頻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濾波電路實質上式一個低通濾波器，必然有一定的延遲和失真，時間常數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，而濾波參數綜合選擇為R=10尼Q，C=0．1 uF，其濾波時間常數為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。