基于单片机和大容量存储器组合的特定消谐式电动车用变压变频系统

摘 要：特定消谐技术应用于以单片机83C552和大容量存储器27PC040为核心的电动车用变压变频调速系统。通过对控制信号的调整，系统可实现变压、变频、稳压、稳频的闭环控制。由特定消谐技术得到的开关角所确定的控制规律可以用较低的开关频率消除较多的低次谐波，使变压变频调速系统输出高质量的正弦波。该系统有效地实现了变压变频调速并且改善了电动车的运行性能。

关键词：电动车；特定消谐；变压变频

电动车作为新型交通工具，具有节能和环保的优点［1］。电动车由蓄电池、充电系统、调速系统、车体等部分组成，其中调速系统是电动车的重要组成部分［2］。由于交流调速比直流调速有诸多优点，调速系统的发展趋势是交流调速系统所占的比例越来越大［3］。

现有的交流调速系统种类繁多，其中变压变频调速系统是效率最高、性能最好的调速系统［3］。变压变频调速系统进行调速时，需要同时调节定子电源的电压和频率，以保证电动机中每极磁通量为额定值。

变压变频调速系统的输出谐波会使异步电动机的损耗增大，效率降低，功率因数降低，并会产生电

磁噪声等。而最大的影响则是谐波导致转矩的脉动，最终造成转速的脉动［3］。特定消谐技术是一种有效的消除谐波的方法，它能通过计算出来的开关角消除指定次谐波，以较低的开关频率消除较多的低次谐波［4］。随着计数器、光电耦合器等电子器件的速度不断提高，存储器容量的不断增大，将对应不同输出基波电压的大量开关角组存储并快速寻址、传输成为可能。因此，将特定消谐技术应用于变压变频调速系统中可以得到特定消谐式变压变频调速系统。

电动车用特定消谐式变压变频调速系统由蓄电池供电，将直流电通过逆变电路变为频率可调的三相交流电，驱动三相交流电动机，使电动车可以匀速和变速行驶，并且具有多种控制功能。

1　系统简介

1．1　特定消谐技术的基本原理

上世纪70年代美国密苏里大学的H．S．Patel和R．G．Hoft提出的特定消谐技术［4］具有消除谐波次数多、残余的谐波分量幅值小、电压利用率高等优点。

在特定消谐技术中，首先是根据人为设计的逆变器输出波形的特点及拟消除谐波的次数和个数来建立输出波形的数学模型，然后由数学模型求解开关角以得到所希望的输出波形，从而达到逆变器的输出波形中不含拟消除次数及个数谐波的目的。

1．2　系统总体设计方案

电动车用特定消谐式变压变频调速系统的原理框图如图1所示。系统能够实现变压、变频、稳压、稳频、锁存、保护等功能，可以输出高质量的正弦波。