醫(yī)學治療儀專用變頻器的研制

　　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。

　?、壅?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(xù)。

　?、茌敵鼋惯x擇

　　當R2中的輸出禁止位（INH）有效（為1）時，所有的PWM輸出變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)，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

　　本例的變頻器采用12.288MHz時鐘。初始化寄存器設計的具體參數(shù)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

　?。?）初始化寄存器編程實例

　?、僭O定載波頻率由fc=得2n==8

　　則n=3R0中的CFS字為011H

　?、谠O定輸出電源頻率范圍由fr=2m得2m==2

　　則m=1，R0中的FRS字為001H。

　?、墼O定脈寬延遲時間由Tpdy==5μs

　　可得x=64－ (Tpdy×fc×512)=56.32

　　取整數(shù)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=

　　可得y=128－ (Tpdt×fc×512)

　　=128－(15.2×10－6×3×103×512)

　　≈104.65

　　取整數(shù)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(shù)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

　?。?）控制寄存器編程實例

　　根據治療儀控制的具體要求，變頻器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(xiàn)/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(xiàn)。

　　4治療儀控制功能的實現(xiàn)

　　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(jié)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×

　　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(xiàn)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(xiàn)了0Hz直流制功，即實現(xiàn)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(huán)節(jié)的極性電容，避免了泵升電壓的產生。

　　5結論

　?。?）用SA4828設計的變頻器，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(tǒng)，SA系列PWM控制器在變頻調速領域具有很好的應用前景。

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

　?。?）通過在醫(yī)學治療儀上的實際應用證明，變頻控制系統(tǒng)工作安全可靠，頻率控制精度及穩(wěn)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(jié)極其方便。作為特殊應用的專用變頻器設計，具有推廣價值。