模拟系统控制器与变频器之间接口电路设计

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石家庄风机厂模拟器软件部分最终的动态转矩信号是以占空比控制的PWM信号输出的，而且其石家庄风机厂模拟器动态输出转矩可能为负。然而石家庄风机厂模拟控制器输出的占空比控制的PWM信号是0与5V的脉冲信号。
要完成控制器输出与变频器模拟电压输入之间的正确、有效连接，必须做以下工作：1)为达到负信号输出，必须在程序中加以标志位，通过标志位和外围接口电路配合，从而达到负信号输出的目的，程序中I／O口D6置位表示程序所算动态输出转矩为正，而当其输出动态转矩为负时，I／O口Dl置位，在后续模拟电路中予以具体处理。占空比控制的PWM输出信号，必须对PWM信号加以整形和滤波，转换成变频器模拟给定可以接受的模拟电压信号。将模拟电压信号与变频器的模拟电压等级匹配，由于占空比控制的PWM信号是O与5V的脉冲信号，整形、滤波后将变为0～5V的模拟电压信号，而变频器模拟电压输出端子A13的模拟电压输入范围．1 0～10V的模拟电压信号，因此应该对整形、滤波后的模拟电压信号加以放大，使其满足变频器接口要求。
电路的工作原理是，模拟信号以占空比控制的PWM脉冲方式输出动态转矩信号，程序中已根据转矩信号的正负对I／O口D1、D6分别进行了置位和复位工作，图中用DMl、DP6表示，DMl与DP6的信号实时互补(DMl牛DP6=0)；PWM分别与正负标志位DP6、DMl送入2输入与门进行信号的筛选，若输出为DP6为l，则输出的为正信号，需经正信号处理电路进行信号处理；而若DMl为1，则输出的为负信号(0V、5V的脉冲信号)，需经负信号处理电路进行信号处理。
负信号处理电路先将脉冲信号进行RC滤波变为0～5V的模拟电压信号，接着模拟信号进行2倍的信号放大，此时模拟信号将变为O～10V的模拟电压信号，然后再对信号进行反向，自此负信号处理电路输出了．10～0V的模拟电压信号。正信号处理电路的信号处理方案与其基本相同，只是少一级反向运算。由于变频器的模拟电压输入经由两个接线端子，虽然正负信号在同一时刻只有一路存在信号，我们仍需在两路信号处理电路的后级将信号求和，然后送入变频器双极性模拟电压给定端子A13。
简单起见，本设计采用RC滤波电路进行PWM脉冲信号滤波与整形，RC滤波电路实质上式一个低通滤波器，必然有一定的延迟和失真，时间常数的选择直接影响其失真程度，所以电路中RC电路的时间参数选择是一个十分重要的问题。本实验使用的PWM输出的载波频率为1 0KHz，而滤波参数综合选择为R=10尼Q，C=0．1 uF，其滤波时间常数为lms，相对于5ms的一次的PWM输出更新，这样的滞后时间是实验可以接受的。