電力拖動(dòng)交流調(diào)速論文

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1、湖北民族學(xué)院姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師:2012/6/12緒論第1章系統(tǒng)總方案確定1.1變頻器的選定根據(jù)直流部分電流、電壓的不同形式，又可分為電壓型和電流型兩種：(1)屯流型變頻器電流型變頻器的特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感器作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)來(lái)緩沖無(wú)功功率，即扼制電流的變化，使電壓波形接近正弦波，由于該直流環(huán)節(jié)內(nèi)阻較大，故稱電流源型變頻器。(2)電壓型變頻器電壓型變頻器的特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容器作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)來(lái)緩沖無(wú)功功率，直流環(huán)節(jié)電壓比較平穩(wěn)，直流環(huán)節(jié)內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱電壓型變頻器。由于電壓型變頻辭是作為電壓源向交流電動(dòng)機(jī)提供交流電功率，所以其主要優(yōu)點(diǎn)

2、是運(yùn)行幾乎不受負(fù)載的功率因數(shù)或換流的影響，它主耍適用于屮、小容量的交流傳動(dòng)系統(tǒng)。與Z相比，電流型變頻器施加于負(fù)載上的屯流值穩(wěn)定不變，其特性類似于電流源,它主要應(yīng)用在大容量的電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)以及大容量風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能調(diào)速中。本次設(shè)計(jì)中選用交-直-交變頻器，采用電壓型變頻器。第2章主電路的設(shè)計(jì)與分析2.1主電路工作原理變頻調(diào)速實(shí)際上是向交流異步電動(dòng)機(jī)提供一個(gè)頻率可控的電源。能實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的裝置稱為變頻器。變頻黠由兩部分組成：主電路和控制電路，其中主電路通常采用交-直-交方式，先將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡ㄕ?，濾波），再將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電（逆變）。在本設(shè)計(jì)中采用圖2.1的主電

3、路，這也是變頻器常用的格式。圖2.1電壓型交直交變頻調(diào)速主電路2?2整流電路整流電路是把交流電變換為直流電的電路。忖前在齊種整流電路中，應(yīng)用最廣泛的是三相橋式全控整流電路，三相橋式全控整流電路每個(gè)時(shí)刻均需2個(gè)晶閘管導(dǎo)通，而且這兩個(gè)晶閘管一個(gè)是共陰極纟［I,一個(gè)是共陽(yáng)極組，只有它們能同時(shí)導(dǎo)通，才能形成導(dǎo)電冋路。由于整流電路原理比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)中不再做詳細(xì)的介紹,其原理如圖2.2所示。圖2.2三相橋式全控整流電路2.4IGBT簡(jiǎn)介及驅(qū)動(dòng)要求IGBT是壓控器件，柵極輸入阻抗高，所需要驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)較為容易。但必須注意，TGBT的特性與柵極驅(qū)動(dòng)條件密切相關(guān),隨驅(qū)動(dòng)條件的變化而變化

4、。(1)隨著柵極正向電壓”血的增加，通態(tài)壓降減小，開(kāi)通損耗也減小?若+"ge固定不變時(shí)，通態(tài)壓降隨集電極電流增大而增大，開(kāi)通損耗隨結(jié)溫升高而增大。(2)隨著柵極反向電壓一"ge的增加，集電極浪涌電流減小，而關(guān)斷損耗變化不大，IGBT的運(yùn)行可靠性提高。(3)隨著柵極串聯(lián)電阻心增加，將使IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)間增加，從而使IGBT開(kāi)關(guān)損耗增加；而倫減小，則乂將使鄉(xiāng)^增人,從而使IGBT在開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生較大的電壓或電流尖峰，降低IGBT運(yùn)行的安全性和可靠性。第3章控制電路的設(shè)計(jì)與分析3.1驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路的作用是逆變器屮的逆變電路換流器件提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。主電路逆變電路設(shè)計(jì)中采

5、用的電力電子器件是IGBT,故稱為門極驅(qū)動(dòng)電路。以下將介紹SPWM技術(shù)工作原理和設(shè)計(jì)屮所選用能產(chǎn)生SPWM波芯片SA868的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。3.1.1SPWM調(diào)制技術(shù)簡(jiǎn)介脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)是利用全控型電力電子器件的導(dǎo)通和關(guān)斷把直流屯壓變成一定形狀的屯壓脈沖序列，實(shí)現(xiàn)變壓、變頻控制并消除諧波的技術(shù)。脈寬調(diào)制技術(shù)在逆變器中的應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)代電力電子技術(shù)、現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用。近兒年來(lái)。由于場(chǎng)控自關(guān)斷器件的不斷涌現(xiàn)。相應(yīng)高頻SPWM(正弦脈寬調(diào)制)技術(shù)在電機(jī)調(diào)速屮得到了廣泛應(yīng)用，不僅能及時(shí)、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)變壓變頻控制技術(shù)，而且更重要地是抑制逆變器輸出電壓或輸出

6、電流中的諧波分量，從而提高了電機(jī)的工作效率，擴(kuò)人了調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍。實(shí)際工程中H前主要采用的PWM技術(shù)是正弦PWM(SPWM),這是因?yàn)樽冾l器輸出的屯壓或屯流波形更接近于正弦波形。根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，如果按照頻率與定子端電壓之比為定值的方式進(jìn)行控制，則機(jī)械特性的駛度變化較小，所以在變頻的同時(shí)，也要相應(yīng)改變定子的端電壓。若采用等脈寬PWM調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)變頻與變壓，由丁?輸岀矩形波屮含有較嚴(yán)重的高次諧波，會(huì)危害電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。為減小輸出信號(hào)屮的諧波分量，一種有效的途徑是將等脈寬的矩形波變成信號(hào)寬度按正弦規(guī)律變化的正弦脈寬調(diào)制波，即SPWM調(diào)制波。脈寬調(diào)

7、制指的是通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要的波形（含形狀和幅值）。在進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí)，使脈沖系列的占空比按照正弦規(guī)律變化。當(dāng)正弦值為最大值時(shí)，脈沖的寬度也最大，而脈沖間的間隔最小；當(dāng)正弦值較小時(shí)，脈沖的寬度也小，而脈沖間的間隔則較大，那么這樣的屯壓脈沖系列就可以使負(fù)載電流中的高次諧波成分大為減小，這種調(diào)制方式稱為正弦波脈寬調(diào)制。產(chǎn)生SPWM信號(hào)的方法是用一組等腰三角波（稱為載波）與一個(gè)正弦波（稱為調(diào)制波）進(jìn)行比校，如圖4.1所示，兩波形的交點(diǎn)作為逆變開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通與關(guān)斷時(shí)間。當(dāng)調(diào)制波的幅值人于載波的幅值時(shí)，開(kāi)關(guān)器件