基于spwm變頻調(diào)速系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、基于SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄摘要iAbstractii1緒　論11.1　變頻調(diào)速技術(shù)簡(jiǎn)介11.2變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)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(shì)21.3研究的目的與意義31.4本次設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)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(jiǎn)介51.4.3選用電動(dòng)機(jī)原始參數(shù)62交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理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異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩82.1.3異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性92.1.4異步電機(jī)變頻調(diào)速原理113變頻器主電路設(shè)計(jì)123.1主電路的工作原理123.1.1主電路各

2、部分的設(shè)計(jì)123.1.2變頻器主電路設(shè)計(jì)的基本工作原理133.2主電路參數(shù)計(jì)算163.3IGBT及驅(qū)動(dòng)模塊介紹173.3.1IGBT簡(jiǎn)介及驅(qū)動(dòng)要求173.3.2EXB840的內(nèi)部結(jié)構(gòu)193.3.2采用EXB840的IGBT驅(qū)動(dòng)電路204控制回路設(shè)計(jì)214.1驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)214.1.1SPWM調(diào)制技術(shù)簡(jiǎn)介2124.1.2SPWM波生成芯片特點(diǎn)和引腳功能234.2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)275變頻器軟件設(shè)計(jì)295.1流程圖295.2SA4828的編程295.2.1初始化寄存器編程295.2.2控制寄存器編程325.3程序設(shè)

3、計(jì)336變頻器用MATLAB/SIMULINK仿真426.1MATLAB/SIMULINK簡(jiǎn)介426.2基于SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真43總結(jié)48參考文獻(xiàn)49致謝5021緒論1.1變頻調(diào)速技術(shù)簡(jiǎn)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(jiǎn)單可靠廉價(jià)的籠式交流電機(jī)也

4、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

5、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(duì)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(chǎng)合。所謂變頻就是利用電力電子器件(如功率晶體管GTR、絕緣柵雙極型晶體管IGBT)將50Hz的市電變換為用戶所要求的交流電或其他電源。它分為直接變頻(又稱交-交變頻)，即把市電直接變成比它頻率低的交流電，大量用在大功率的交流調(diào)速中;間接變頻(又稱交-直-交變頻)，即先將市電整流成直流，再變換為要求頻率的交流。它又分為諧振變頻和方波變頻。前者主要用于中頻加熱，方波變頻又分為等幅等寬和SPWM變頻。常

6、用的方法有正弦波(調(diào)制波)與三角波(載波)比較的SPWM法、磁場(chǎng)跟蹤式SPWM法和等面積SPWM法等。本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的題目屬于間接變頻調(diào)速技術(shù)。它主要包括整流部分、逆變部分、控制部分及保護(hù)部分等。逆變環(huán)節(jié)為三相SPWM逆變方式。501.2變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)1.2.1變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀進(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。此外，變頻技術(shù)和變頻器制造己經(jīng)從一般意義的拖動(dòng)技術(shù)中分離出來，成為世界各國(guó)在工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)電一體化領(lǐng)域中爭(zhēng)強(qiáng)占先的陣地，各發(fā)達(dá)國(guó)家更是在該技術(shù)領(lǐng)域注入了極大的人力、物力、財(cái)力，使之目前己經(jīng)進(jìn)入了高新技術(shù)行業(yè)

7、。就變頻技術(shù)而言，目前日本、美國(guó)及法國(guó)、荷蘭、丹麥等國(guó)家可以說是齊頭并進(jìn)，不分伯仲。在這一領(lǐng)域的研制、生產(chǎn)方面，220KW功率以上的變頻器基本被歐、美等國(guó)家壟斷，如德國(guó)的西門子(SIEMEN)、丹佛斯(DANFOSS)，美國(guó)的AB.OE公司、歐洲的ABB等。中小容量的變頻器85%為日本產(chǎn)品和臺(tái)灣產(chǎn)品所占領(lǐng)，如富士(FUJI),三墾(SAMCO)、東芝(TOSHIBA)、松下(PANASONIC)、三菱(MITSUBISHI)、安川以及臺(tái)灣的臺(tái)達(dá)