spwm變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、課程設(shè)計(jì)名稱：《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)—運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)題目：SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)：自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)1）要求采用SPWM控制方式，整個(gè)系統(tǒng)要求采用雙閉環(huán)系統(tǒng)。2）設(shè)計(jì)思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖；3）單元電路設(shè)計(jì)，給出具體設(shè)計(jì)思路和電路；4）分析各部分電路的工作原理，給出必要的波形分析。5）繪制總電路圖,寫出設(shè)計(jì)報(bào)告；三、設(shè)計(jì)計(jì)劃1.主電路只有一個(gè)可控的功率環(huán)節(jié)，簡化結(jié)構(gòu)。2.使用了不可控整流器，使電網(wǎng)功率因數(shù)與逆變器輸出電壓的大小無關(guān)而接

2、近1。3.逆變器在調(diào)頻的同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，而與中間直流環(huán)節(jié)的元件參數(shù)無關(guān)，加快了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。4.可獲得比常規(guī)六拍階梯更好的輸出電壓波形，能抑制或消除低次諧波，使負(fù)載電機(jī)可在近似正弦波的交變電壓下運(yùn)行，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。5．詳細(xì)分析正弦波SPWM型變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。四、設(shè)計(jì)要求1.根據(jù)題目要求，分析誰并確定主電路的結(jié)構(gòu)形式和調(diào)整系統(tǒng)的組成；2.調(diào)整系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計(jì)算器；3驅(qū)動(dòng)控制電路的造型設(shè)計(jì)；4.繪制電氣原理總圖指導(dǎo)教師：教研室主任：時(shí)間:摘要變頻調(diào)速是交流調(diào)速中的發(fā)展方向，有多種方法可

3、以實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，變頻調(diào)速也有多種方法，本文對目前研究領(lǐng)域相當(dāng)活躍的正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)(SPWM)的變頻調(diào)速作了一定的研究，并進(jìn)行了實(shí)踐。本設(shè)計(jì)首先對變頻調(diào)速的對象——交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速原理進(jìn)行了介紹，并展開介紹SPWM變頻調(diào)速的理論基礎(chǔ)。其次介紹了調(diào)速系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想以及詳細(xì)設(shè)計(jì)思路，并給出了完整的硬件電路設(shè)計(jì)，變頻調(diào)速的控制算法也有許多，本文對目前大部分通用變頻器所采用的控制算法——恒壓頻比控制。在硬件電路設(shè)計(jì)中，本文采用了SA868調(diào)制芯片產(chǎn)生SPWM信號(hào)，比傳統(tǒng)的模擬電路產(chǎn)生SPWM波具有電

4、路簡單、控制性能優(yōu)良及高可靠性等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速SPWMSA868調(diào)制芯片目錄1.緒論11.1變頻調(diào)速的發(fā)展11.2變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)11.3SPWM變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)12.交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理13.SPWM變頻調(diào)速的理論基礎(chǔ)23.1SPWM的概念23.2SPWM調(diào)制原理23.2.1重要理論基礎(chǔ)——面積等效原理23.2.2SPWM調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生34.調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)44.1調(diào)速系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)思想44.2主電路設(shè)計(jì)54.2.1主電路設(shè)計(jì)54.3SA868電路設(shè)計(jì)54.3.1SA868芯片簡介54.3.2外

5、部引腳及內(nèi)部原理框圖54.3.3工作原理及控制74.3.4SA868的保護(hù)電路94.3.5SA868基本外圍電路設(shè)計(jì)95.驅(qū)動(dòng)和隔離電路設(shè)計(jì)106.結(jié)論117.參考文獻(xiàn)11201.緒論1.1變頻調(diào)速的發(fā)展二十世紀(jì)末以來,電力電子技術(shù)及大規(guī)模集成電路有了飛速的發(fā)展，在此技術(shù)背景下SPWM電路構(gòu)成的變頻調(diào)速系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、節(jié)能效果顯著、性價(jià)比高等突出優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。眾所周之早期的交-直-交變壓變頻器說輸出的交流波形都是矩形波或六拍階梯波，這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)逆變器只能采用半控式的晶閘管，會(huì)有較大的

6、低次諧波，使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩存在脈動(dòng)分量，影響其穩(wěn)態(tài)工作性能。為了改善交流電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能，在出現(xiàn)了全控式電力電子開關(guān)器件之后，科技工作者在20世紀(jì)80年代開發(fā)應(yīng)用PWM技術(shù)的逆變器，由于它的優(yōu)良技術(shù)性能，當(dāng)今國內(nèi)外生產(chǎn)的變壓變頻器都已采用這種技術(shù)。PWM技術(shù)是利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過控制電壓脈沖寬度或電壓脈沖周期以達(dá)到改變電壓的目的，或者通過控制電壓脈沖寬度和電壓脈沖序列的周期以達(dá)到變壓和變頻的目的。在變頻調(diào)速中，前者主要應(yīng)用于PWM斬波（DC－DC

7、變換），后者主要應(yīng)用于PWM逆變（DC－AC變換）。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）和電流跟蹤PWM法等。本課題設(shè)計(jì)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(gè)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(shí),其效果基本相同.,通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)

8、節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。1.2變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)（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(kuò)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(dòng)機(jī)本身的弱點(diǎn)，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(dòng)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(diǎn)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(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡單。（2）運(yùn)行可靠。（3）節(jié)能效果顯著。（4）性價(jià)比高。202