【正文】 i 交流異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)設計 摘要 近年來 ,交流電機變頻調(diào)速及其相關技術的研究己成為現(xiàn)代電氣傳動領域的一個重要課題 ,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控制理論的發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術還將會取得巨大進步。 本文對變頻調(diào)速理論，逆變技術， SPWM產(chǎn)生原理進行了研究，在此基礎上設計了一種新型數(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，同時采用 EXB840構成 IGBT的驅(qū)動電路，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)，電路結構比較簡單。 本文在控制上采用恒 fV 控制，同時，軟件程序使得參數(shù)的輸入和變頻器運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行了詳細介紹，完成了整個系統(tǒng)控制部分的軟硬件設計。 關鍵字 :變頻調(diào)速 ， 正弦脈寬調(diào)制 ， fV 控制 ， SA4828波形發(fā)生器 ii AC INDUCTION MOTOR SPEEDADJUSTED SYSTEM DESIGN ABSTRACT Recently, the research of variable frequency speed variation of AC motor and relevant technology has bee an important issue in electrical drive field, with the appearance of new power electron apparatus and microprocessor and the development of the control theory, the technology of variable frequency speed variation will improve more rapidly. This thesis has a research on these technologies: Variable Voltage Variable Frequency motor drive, inverter, and the creation principle of SPWM, Based on the results of the study, I designed a system of a new digital three phases VVVF motor drive system. It uses ASICSA4828 controlled by 8051 as main controlling core, it uses IGBT as power device, and uses EXB840 as drive. It uses diodes as converting circuit unit, which makes power factor close to 1. Because I only need to control inverter, the whole circuit is very simple. I adopt the means of linear fV operation. At the same time, it is very convenient to input parameters or change the drive’s operating mode due to the software procedure. Moreover, owing to the advantages of the new integrated parts, it costs less time to develop this motor drive. This thesis has also detail introduced the method of the usage and the programs of the three phases SPWM wave generator SA4828. The software and the hardware of the control part in system have been pleted. Keywords: variable frequency speed control， Sine Pulse Width Modulation (SPWM)， fV operation。 SA4828 Wave Generator 華北科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 1 目錄 摘 要 ................................................................ i Abstract .............................................................. ii 1緒 論 ............................................................... 1 變頻調(diào)速技術簡介 ............................................... 1 變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 .......................................... 2 變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................. 2 變頻器技術的發(fā)展趨勢 ......................................... 2 研究的目的與意義 ................................................. 3 ................................................. 4 變頻器主電路方案的選定 ...................................... 4 系統(tǒng)原理框圖及各部分簡介 .................................... 5 選用電動機原始參數(shù) .......................................... 6 2交流異步電動機變頻調(diào)速原理及方法 ..................................... 8 三相異步電機工作的基本原理 ...................................... 8 異步電機的等效電路 .......................................... 8 異步電動機的轉矩 ............................................ 9 異步電動機的機械特性 ....................................... 10 異步電機變頻調(diào)速原理 ....................................... 12 變頻調(diào)速的控制方式及選定 ....................................... 13 fV 比恒定控制 ............................................. 13 其它控制方式 ............................................... 18 3變頻器主電路設計 .................................................... 20 主電路的工作原理 ............................................... 20 主電路各部分的設計 ......................................... 20 變頻器主電路設計的基本工作原理 ............................. 21 主電路參數(shù)計算 ................................................. 24 IGBT及驅(qū)動模塊介紹 ............................................ 25 IGBT簡介及驅(qū)動要求 ........................................ 25 EXB840的內(nèi)部結構 .......................................... 27 采用 EXB840 的 IGBT驅(qū)動電路 ................................. 28 4控制回路設計 ........................................................ 30 驅(qū)動電路設計 .................................................... 30 華北科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 2 SPWM調(diào)制技術簡 介 ............................................ 30 SPWM波生成芯片特點和引腳功能 .............................. 32 SA4828內(nèi)部結構及工作原理 .................................. 33 保護 電路 ........................................................ 36 過、欠壓保護電路設計 ....................................... 36 過流保護設計 ............................................... 38 控制系統(tǒng)的實現(xiàn) ................................................. 39 5變頻器軟件設計 ...................................................... 42 流程圖 ......................................................... 42 SA4828的編程 .................................................. 42 初始化寄存器編程 ............................................ 42 控制寄存器編程 .............................................. 45 程序設計 ........................................................ 46 總結 .................................................................. 56 參 考 文 獻 ........................................................... 57 致謝 .................................................................. 58 安徽理工大學 畢業(yè)設計 (論文 ) 1 1 緒 論 變頻調(diào)速技術簡介 變頻調(diào)速技術是一種以改變交流電動機的供電頻率來達到交流電動機調(diào)速目的 的技術。 大家都知道，目前，無論哪種機械調(diào)速，都是通過電機來實現(xiàn)的 。從大 的 范圍來分 ， 電機有直流電機和交流電機。由于直流機調(diào)速容易實現(xiàn) ，性能好，因此過去生產(chǎn)機械的調(diào)速多用直流電動機 。但直流機固有的缺點： 由于采用直流電源，它的 滑環(huán)和碳刷要經(jīng)常拆換， 故費時費工，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 的籠式交流電機 也像直流電動機那樣調(diào)速。這樣 就出現(xiàn)了定子調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、轉子串電阻調(diào)速、串極調(diào)速等交流調(diào)速方式。當然也出現(xiàn)了滑差電機、繞線式電機、同步 式交流電機。隨著電力電子技術、微電子技術和 信息技術的發(fā)展，出現(xiàn)了變頻調(diào)速技術，它一出現(xiàn)就以其優(yōu)異的性能逐步取代其它交流電機調(diào)速方式，乃至直流電機調(diào)速，而成為電氣傳動的中樞 [1]。 變頻調(diào)速被認為是一種理想的交流調(diào)速方法。但如何得到一個單獨向異步電動機供電的經(jīng)濟可靠的變頻電源，一直是交流變頻調(diào)速的主要課題。 20世紀 60年代中期，隨著普通的晶閘管、小功率管的實用化，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。這個時期的變頻裝置，多為分立元件，它體積大、造價高，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)速后電動機的靜、動態(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。 20世紀 70年代以后，電力電子技術和微電子技術以驚人的速度向