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(jì)-—SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)姓名學(xué)號(hào)：1204010323專業(yè)：電氣工程班級(jí)：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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(jì)和軟件程序流程設(shè)計(jì)。本文采用了HEF4752波形控制電路產(chǎn)生SPWM信號(hào)具有

2、電路簡(jiǎn)單、控制性能優(yōu)良及高可靠性等特點(diǎn)。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(diǎn)11.3SPWM變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)1二SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原理22.1交流電動(dòng)機(jī)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(jì)總方案的確定6三主電路設(shè)計(jì)73.1主電路功能說明73.2主電路設(shè)計(jì)83.3主電路電路圖9四控制電路設(shè)計(jì)94.1控制電路設(shè)計(jì)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(jì)104.3電壓電流檢測(cè)電路114.4調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)124.5速度檢測(cè)電路124.6保護(hù)電路設(shè)計(jì)124.6.1過電流保護(hù)124.6.2IGBT開關(guān)過程中的過電壓保護(hù)134.6.3啟動(dòng)限流保護(hù)13五SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)總設(shè)計(jì)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(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.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(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(shì)；（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(jiǎn)單。（2）運(yùn)行可靠。（2）節(jié)能效果顯著。（3）性價(jià)比高。第13頁(yè)二SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原理2.1交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理對(duì)于

6、籠型異步電動(dòng)機(jī)來說，要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以通過改變同步轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。而同步速與頻率有如下關(guān)系：其中：-極對(duì)數(shù)-供電頻率-同步速由上式可知，當(dāng)頻率連續(xù)可調(diào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的同步速也連續(xù)可調(diào)。又因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低，所以，當(dāng)連續(xù)可調(diào)時(shí)，也連續(xù)可調(diào)?？梢姡淖冸娫吹墓╇婎l率可以改變電機(jī)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(dāng)于基波分量的信號(hào)波（調(diào)制波）對(duì)三角載波進(jìn)行調(diào)制，以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度的目的。相當(dāng)于基波分量的信號(hào)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(hào)波，正弦信號(hào)波是一種最通常的調(diào)制信號(hào)，但決不是最優(yōu)信號(hào)。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(dāng)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(jì)，且控制復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)；SPWM控制技術(shù)開關(guān)頻率固定，濾波器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)控制。當(dāng)二者采用電壓電流瞬時(shí)值雙閉環(huán)反饋的控制策略時(shí)，均能夠輸出高質(zhì)量的

8、正弦波，且系統(tǒng)擁有良好的動(dòng)態(tài)性能。第13頁(yè)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(gè)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(gè)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(diǎn)與正弦波每一等份的中點(diǎn)相重合，這樣，由n個(gè)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