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1、課程設計名稱：《電力拖動自動控制系統(tǒng)—運動控制系統(tǒng)》課程設計題目：SPWM變頻調速系統(tǒng)設計專業(yè)：自動化課程設計任務書一、設計題目SPWM變頻調速系統(tǒng)設計二、設計任務1）要求采用SPWM控制方式，整個系統(tǒng)要求采用雙閉環(huán)系統(tǒng)。2）設計思路清晰，給出整體設計框圖；3）單元電路設計，給出具體設計思路和電路；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,寫出設計報告；三、設計計劃1.主電路只有一個可控的功率環(huán)節(jié)，簡化結構。2.使用了不可控整流器，使電網功率因數(shù)與逆變器輸出電壓的大小無關而接近1。3.逆變器在調頻的同時實現(xiàn)調壓，而與中間直流環(huán)節(jié)的元件參數(shù)無關，
2、加快了系統(tǒng)的動態(tài)響應。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，使負載電機可在近似正弦波的交變電壓下運行，轉矩脈動小。5．詳細分析正弦波SPWM型變頻調速系統(tǒng)設計過程。四、設計要求1.根據(jù)題目要求，分析誰并確定主電路的結構形式和調整系統(tǒng)的組成；2.調整系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計算器；3驅動控制電路的造型設計；4.繪制電氣原理總圖指導教師：教研室主任：時間:摘要變頻調速是交流調速中的發(fā)展方向，有多種方法可以實現(xiàn)變頻調速，變頻調速也有多種方法，本文對目前研究領域相當活躍的正弦波脈寬調制技術(SPWM)的變頻調速作了一定的研究，并進行了實踐。本設
3、計首先對變頻調速的對象——交流電動機的變頻調速原理進行了介紹，并展開介紹SPWM變頻調速的理論基礎。其次介紹了調速系統(tǒng)的總體設計思想以及詳細設計思路，并給出了完整的硬件電路設計，變頻調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。在硬件電路設計中，本文采用了SA868調制芯片產生SPWM信號，比傳統(tǒng)的模擬電路產生SPWM波具有電路簡單、控制性能優(yōu)良及高可靠性等特點。關鍵詞：變頻調速SPWMSA868調制芯片目錄1.緒論11.1變頻調速的發(fā)展11.2變頻調速的優(yōu)點11.3SPWM變頻調速的優(yōu)點12.交流電動機變頻調速原理13.SPWM變
4、頻調速的理論基礎23.1SPWM的概念23.2SPWM調制原理23.2.1重要理論基礎——面積等效原理23.2.2SPWM調制信號的產生34.調速系統(tǒng)的設計44.1調速系統(tǒng)的整體設計思想44.2主電路設計54.2.1主電路設計54.3SA868電路設計54.3.1SA868芯片簡介54.3.2外部引腳及內部原理框圖54.3.3工作原理及控制74.3.4SA868的保護電路94.3.5SA868基本外圍電路設計95.驅動和隔離電路設計106.結論117.參考文獻11201.緒論1.1變頻調速的發(fā)展二十世紀末以來,電力電子技術及大規(guī)模集成電路有了飛速的發(fā)展，在此技術背景下S
5、PWM電路構成的變頻調速系統(tǒng)以其結構簡單、運行可靠、節(jié)能效果顯著、性價比高等突出優(yōu)點而得到廣泛應用。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，這是因為當時逆變器只能采用半控式的晶閘管，會有較大的低次諧波，使電動機輸出轉矩存在脈動分量，影響其穩(wěn)態(tài)工作性能。為了改善交流電動機變壓變頻調速系統(tǒng)的性能，在出現(xiàn)了全控式電力電子開關器件之后，科技工作者在20世紀80年代開發(fā)應用PWM技術的逆變器，由于它的優(yōu)良技術性能，當今國內外生產的變壓變頻器都已采用這種技術。PWM技術是利用半導體開關器件的導通與關斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過控制電壓脈沖寬
6、度或電壓脈沖周期以達到改變電壓的目的，或者通過控制電壓脈沖寬度和電壓脈沖序列的周期以達到變壓和變頻的目的。在變頻調速中，前者主要應用于PWM斬波（DC－DC變換），后者主要應用于PWM逆變（DC－AC變換）。PWM控制技術有許多種，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。本課題設計主要介紹正弦波SPWM的變頻調速控制系統(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論:沖量相等而形狀
7、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.,通過改變調制波的頻率和幅值則可調節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。1.2變頻調速的優(yōu)點（1）系統(tǒng)穩(wěn)定且平滑性好，調速范圍廣；（2）變頻器容量不斷擴大，結構小型化，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速系統(tǒng)不相上下的程度。1.3SPWM變頻調速的優(yōu)點基于集成SPWM電路構成的變頻調速系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：（1）結構簡單。（2）運行可靠。（3）節(jié)能效果顯著。（4）性價比高。202
