SPWM控制的變頻調(diào)速.doc

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1、《交流調(diào)速》課程設(shè)計-—SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)姓名學號：1204010323專業(yè)：電氣工程班級：電氣五班SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)摘要：變頻調(diào)速是交流調(diào)速中的發(fā)展方向。異步電動機的調(diào)速原理是研究控制算法的基石，因文首先介紹了異步電動機的調(diào)速特性，從而展開介紹SPWM變頻調(diào)速的理論基礎(chǔ).包括變頻調(diào)速控制思想的由來，控制方法的可行性。變頻調(diào)速的控制算法也有許多，目前大部分通用變頻器所采用的控制算法——恒壓頻比控制，給出了完整的硬件電路設(shè)計和軟件程序流程設(shè)計。本文采用了HEF4752波形控制電路產(chǎn)生SPWM信號具有

2、電路簡單、控制性能優(yōu)良及高可靠性等特點。關(guān)鍵詞:變頻器;恒壓頻比控制;正弦波脈寬調(diào)制:HEF4752控制電路。目錄一概述11.1SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)概述11.2變頻調(diào)速的優(yōu)點11.3SPWM變頻調(diào)速的優(yōu)點1二SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原理22.1交流電動機變頻調(diào)速原理22.2SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原理22.2.1單極性SPWM法32.2.2雙極性SPWM法42.3系統(tǒng)設(shè)計總方案的確定6三主電路設(shè)計73.1主電路功能說明73.2主電路設(shè)計83.3主電路電路圖9四控制電路設(shè)計94.1控制電路設(shè)計總思路94

3、.2SPWM波形產(chǎn)生電路94.2.1HEF4752芯片介紹94.2.2SPWM波形產(chǎn)生電路設(shè)計104.3電壓電流檢測電路114.4調(diào)節(jié)器設(shè)計124.5速度檢測電路124.6保護電路設(shè)計124.6.1過電流保護124.6.2IGBT開關(guān)過程中的過電壓保護134.6.3啟動限流保護13五SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)總設(shè)計圖14一概述1.1SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)概述PWM控制技術(shù)有許多種，并且還在不斷發(fā)展中。但從控制思想上分，可把它們分成四類，即等脈寬PWM法、正弦波PWM法（SPWM）、磁鏈跟蹤PWM法（SVPWM

4、）和電流跟蹤PWM法等。本設(shè)計主要介紹正弦波SPWM的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。SPWM(SinusoidalPWM)法是一種比較成熟的,目前使用較廣泛的PWM法.前面提到的采樣控制理論中的一個重要結(jié)論:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時,其效果基本相同.SPWM法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ),用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷,使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等,通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電

5、壓的頻率和幅值。1.2變頻調(diào)速的優(yōu)點（1）系統(tǒng)穩(wěn)定且平滑性好，調(diào)速范圍廣；（2）變頻器容量不斷擴大，結(jié)構(gòu)小型化，逐漸多功能化和高效性化；（3）在故障率方面，由于直流電動機本身的弱點，變頻調(diào)速系統(tǒng)具有較大的優(yōu)勢；（4）在工作特性方面，靜態(tài)特性和動態(tài)特性都能做到和直流調(diào)速系統(tǒng)不相上下的程度。1.3SPWM變頻調(diào)速的優(yōu)點基于集成SPWM電路構(gòu)成的變頻調(diào)速系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)簡單。（2）運行可靠。（2）節(jié)能效果顯著。（3）性價比高。第13頁二SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原理2.1交流電動機變頻調(diào)速原理對于

6、籠型異步電動機來說，要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以通過改變同步轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。而同步速與頻率有如下關(guān)系：其中：-極對數(shù)-供電頻率-同步速由上式可知，當頻率連續(xù)可調(diào)時，電動機的同步速也連續(xù)可調(diào)。又因為異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低，所以，當連續(xù)可調(diào)時，也連續(xù)可調(diào)。可見，改變電源的供電頻率可以改變電機的轉(zhuǎn)速。2.2SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原理PWM脈寬調(diào)制是利用相當于基波分量的信號波（調(diào)制波）對三角載波進行調(diào)制，以達到調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度的目的。相當于基波分量的信號波（調(diào)制波）并不一定指正弦波，在PWM優(yōu)化模式控制中可

7、以是預(yù)畸變的信號波，正弦信號波是一種最通常的調(diào)制信號，但決不是最優(yōu)信號。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦波是等效的，而這種的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，也稱為SPWM（SinusoidalPWM）波形。當前逆變電源的控制技術(shù)中，滯環(huán)控制技術(shù)和SPWM控制技術(shù)是變頻電源中比較常用的兩種控制方法。滯環(huán)控制技術(shù)開關(guān)頻率不固定，濾波器較難設(shè)計，且控制復(fù)雜，難以實現(xiàn)；SPWM控制技術(shù)開關(guān)頻率固定，濾波器設(shè)計簡單，易于實現(xiàn)控制。當二者采用電壓電流瞬時值雙閉環(huán)反饋的控制策略時，均能夠輸出高質(zhì)量的

8、正弦波，且系統(tǒng)擁有良好的動態(tài)性能。第13頁SPWM調(diào)制技術(shù)是PWM多脈沖可變脈寬調(diào)制技術(shù)的一種，即所謂的正弦波脈寬調(diào)制.其輸出波形是與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，等效的原則是每一區(qū)間的面積相等。如果把一個正弦半波分作n等份，然后把每一等份的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個與此面積相等的矩形脈沖來代替，矩形脈沖的幅值不變，各脈沖的中點與正弦波每一等份的中點相重合，這樣，由n個等幅不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦波的半周等效。同樣，正弦