交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院摘要近年來,交流電機(jī)變頻調(diào)速及其相關(guān)技術(shù)的研究己成為現(xiàn)代電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題,并且隨著新的電力電子器件和微處理器的推出以及交流電機(jī)控制理論的發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)還將會(huì)取得巨大進(jìn)步。本文對變頻調(diào)速理論，逆變技術(shù)，SPWM產(chǎn)生原理進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新型數(shù)字化三相SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)，以8051控制專用集成芯片SA4828為控制核心，采用IGBT作為主功率器件，同時(shí)采用EXB840構(gòu)成IGBT的驅(qū)動(dòng)電路，整流電路采用二極管，可使功率因數(shù)接近1，并且只用一級可控的功率環(huán)節(jié)，電路結(jié)構(gòu)比較簡單。本文在控制上采用恒控制，同時(shí)，軟件程

2、序使得參數(shù)的輸入和變頻器運(yùn)行方式的改變極為方便，新型集成元件的采用也使得它的開發(fā)周期短。另外，本文對SA4828三相SPWM波發(fā)生器的使用和編程進(jìn)行了詳細(xì)介紹，完成了整個(gè)系統(tǒng)控制部分的軟硬件設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:變頻調(diào)速，正弦脈寬調(diào)制，控制，SA4828波形發(fā)生器安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院目錄摘要i第一章概述11.1　變頻調(diào)速技術(shù)簡介11.2變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢21.2.1變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀21.2.2變頻器技術(shù)的發(fā)展趨勢21.3研究的目的與意義31.4本次設(shè)計(jì)方案簡介41.4.1變頻器主電路方案的選定41.4.2系統(tǒng)原理框圖及各部分簡介5第二章交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理及

3、方法72.1三相異步電機(jī)工作的基本原理72.1.1異步電機(jī)的等效電路72.1.2異步電機(jī)變頻調(diào)速原理82.2變頻調(diào)速的控制方式及選定92.2.1比恒定控制10第三章變頻器主電路設(shè)計(jì)163.1主電路的工作原理163.1.1主電路各部分的設(shè)計(jì)163.1.2變頻器主電路設(shè)計(jì)的基本工作原理173.2主電路參數(shù)計(jì)算20第四章控制回路設(shè)計(jì)214.1驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)214.1.1SPWM波生成芯片特點(diǎn)和引腳功能214.1.2SA4828內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理224.2保護(hù)電路244.2.1過、欠壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)244.2.2過流保護(hù)設(shè)計(jì)264.3控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)27總結(jié)31參考文獻(xiàn)32

4、致謝33序言安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院變頻調(diào)速技術(shù)是一種以改變交流電動(dòng)機(jī)的供電頻率來達(dá)到交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速目的的技術(shù)。20世紀(jì)70年代以后，電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)以驚人的速度向前發(fā)展，變頻調(diào)速傳動(dòng)技術(shù)也隨之取得了日新月異的進(jìn)步，開始出現(xiàn)了通用變頻器。進(jìn)入90年代，通用變頻器以其優(yōu)異的控制性能，在調(diào)速領(lǐng)域獨(dú)樹一幟，并在工業(yè)領(lǐng)域及家電產(chǎn)品中得到迅速推廣。在進(jìn)入21世紀(jì)的今天，電力電子器件的基片已從Si（硅）變換為SiC（碳化硅）,使電力電子新元件具有耐高壓、低功耗、耐高溫的優(yōu)點(diǎn)；并制造出體積小、容量大的驅(qū)動(dòng)裝置；永久磁鐵電動(dòng)機(jī)也正在開發(fā)研制之中。在工業(yè)發(fā)展的初級階段，人們

5、主要使用集中傳動(dòng)。作為動(dòng)力的鼠籠電動(dòng)機(jī)，是不需要調(diào)速的。它只需要滿足各種生產(chǎn)條件對它提出的起動(dòng)和穩(wěn)速運(yùn)行的要求就可以，調(diào)速的任務(wù)是由皮帶和齒輪來完成。隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對生產(chǎn)的連續(xù)性和流程化的要求愈來愈高，發(fā)展電機(jī)的調(diào)速技術(shù)已經(jīng)是勢在必行了。直流調(diào)速系統(tǒng)，由于其良好的調(diào)速性能，很長的時(shí)期內(nèi)在調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)首位。但是由于直流電動(dòng)機(jī)本身有機(jī)械換向器，給直流調(diào)速系統(tǒng)造成一些固有的、難于解決的問題。安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院第一章緒論1.1變頻調(diào)速技術(shù)簡介變頻調(diào)速技術(shù)是一種以改變交流電動(dòng)機(jī)的供電頻率來達(dá)到交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速目的的技術(shù)。大家都知道，目前，無論哪種機(jī)械調(diào)速，都

6、是通過電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。從大的范圍來分，電機(jī)有直流電機(jī)和交流電機(jī)。由于直流機(jī)調(diào)速容易實(shí)現(xiàn)，性能好，因此過去生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速多用直流電動(dòng)機(jī)。但直流機(jī)固有的缺點(diǎn)：由于采用直流電源，它的滑環(huán)和碳刷要經(jīng)常拆換，故費(fèi)時(shí)費(fèi)工，成本高，給人們帶來太大的麻煩。因此人們希望，讓簡單可靠廉價(jià)的籠式交流電機(jī)也像直流電動(dòng)機(jī)那樣調(diào)速。這樣就出現(xiàn)了定子調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串極調(diào)速等交流調(diào)速方式。當(dāng)然也出現(xiàn)了滑差電機(jī)、繞線式電機(jī)、同步式交流電機(jī)。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了變頻調(diào)速技術(shù)，它一出現(xiàn)就以其優(yōu)異的性能逐步取代其它交流電機(jī)調(diào)速方式，乃至直流電

7、機(jī)調(diào)速，而成為電氣傳動(dòng)的中樞[1]。變頻調(diào)速被認(rèn)為是一種理想的交流調(diào)速方法。但如何得到一個(gè)單獨(dú)向異步電動(dòng)機(jī)供電的經(jīng)濟(jì)可靠的變頻電源，一直是交流變頻調(diào)速的主要課題。20世紀(jì)60年代中期，隨著普通的晶閘管、小功率管的實(shí)用化，出現(xiàn)了靜止變頻裝置，它是將三相的工頻電源經(jīng)變換后，得到頻率可調(diào)的交流電。這個(gè)時(shí)期的變頻裝置，多為分立元件，它體積大、造價(jià)高，大多是為特定的控制對象而研制的，容量普遍偏小，控制方式也很不完善，調(diào)速后電動(dòng)機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)性能還有待提高，特別是低速的性能不理想，因此僅用于紡織、磨床等特定場合。它功能豐富，可以適用于不同的負(fù)載和場合，特別是進(jìn)入20世紀(jì)90

8、年代，隨著半導(dǎo)體開關(guān)器件IGBT、矢量