【正文】 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 摘要 刮板輸送機主要用于回采工作面或順槽等其他場所，具有機身低矮、占空間小；可以水平、垂直彎曲；結構強度高等優(yōu)點。由于其特殊的結構和所處的惡劣工作環(huán)境，刮板輸送機迄今為止仍是綜采工作面惟一的運輸設備.刮板輸送機是一種用刮板鏈牽引，在槽內運送散料的輸送機。各種類型的刮板輸送機的主要結構和組成的部件基本是相同的，它由機頭、中間部和機尾部等三個部分組成。近年來，交流電機變頻調速及其相關技術的研究已成為現(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，交流變頻調速技術還將會取得巨大進步。在交流變頻調速領域中，脈寬調制技術作為一項關鍵技術，在變頻調速技術的發(fā)展中得到重要應用，而恒壓頻比控制(U/F=C)是通用變頻器中應用最廣泛的一種控制方式。本文以刮板輸送機為被控對象，以80C196MC單片機作為處理器，通過SPWM控制技術對交流電機實現(xiàn)恒壓頻比控制，設計了基于單片機的通用變頻調速系統(tǒng)。關鍵詞：80C196MC單片機，SPWM,恒壓頻比控制AbstractThe scraper conveyor’s main working places are production face，driving face and coal washery etc．It has many merits，for example，because the scraper conveyor’s body is low ,its floor space is small；it Can bend flatly and vertically；its structure strength is high and so on．Conveyor is a scraper chain with traction in the tank conveyor transporting bulk materials. Various types of conveyor structure and position of the major ponents is basically the same, it is by the head, middle and tail of the threepart machine.In recent years, AC Motor Frequency Control and related technology research has bee a modern electric drive an important subject areas, and with the new power electronic devices and the introduction of the microprocessor and the exchange of theoretical development of motor control, AC frequency converter Technology will also be made tremendous progress. In exchange in the field of Frequency Control, PWM technology as a key technology in the VVVF technology are important in the development of applications, and the constant pressure than the frequency control (U/F = C) is the application of the most mon frequency converter A wide range of control. In this paper, scraper conveyor induction motor to object to 80C196MC as a processor, through SPWM AC motor control technology to achieve constant pressure than the frequency control. design The MCUbased Universal Frequency Control SystemKey Words：MCU；constant U/F；SPWM目　　錄Abstract II1 緒論 1 變頻調速的發(fā)展 1 2 42 異步電動機變頻調速 6 6 8 11 13 PWM控制技術的基本原理 17(SPWM)控制理論 18 193 刮板輸送機變頻軟啟動的的硬件設計 21 21 21 23 24 IGBT驅動電路 25 IGBT對驅動電路的要求 26 EXB841構成的驅動電路 27 28 29 鍵盤和顯示電路 32 344 系統(tǒng)的軟件設計 37 37 38 SPWM波形生成原理與控制算法 394．3 UP子程序和DOWN子程序 42 故障中斷子程序流程圖 42 軟件抗干擾措施 43結束語 45參考文獻 46致謝 47附錄 48501 緒論 變頻調速的發(fā)展五十年代末開始，電氣傳動中就進行著一場重要的技術革命，即把原來只是用于恒速傳動的交流電動機實現(xiàn)速度控制，以取代制造復雜、價格昂貴、維修麻煩的直流電機。隨著大功率電子器件及微電子器件的迅速發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論向電氣傳動領域的不斷滲透，使這一變革逐步變成了現(xiàn)實。1957 年可控硅元件的出現(xiàn)，給交流調速技術的發(fā)展開辟了廣闊的前景。電力電子學的產(chǎn)生，使交流調速在技術上發(fā)展十分迅速，并達到了實用化程度。國外在各類交流調速技術上都有重大進展，并由七十年代起逐步進入了工業(yè)應用階段。交流變頻調速的發(fā)展狀況，基本上可以歸納為以下幾個方面：大容量和特大容量上，填補了直流調速傳動的空白。由于直流電機具有換向它承受的電壓有一定的限制 （一般小于２千伏），因此直流電機的功率較小，而交流變頻調速異步電機，在容量上可以做得比直流電機大得多。近年來，西門子公司在低速大容量的交一交變頻傳動方面己取得了突破性的進展。 快速的轉矩控制，可以得到和直流調速相同甚至更好的靜、動態(tài)性能。早期的變頻傳動轉矩響應慢、低速特性差，而引入矢量控制后，調速特性等方面有了很大改善。 西門子公司研制的采用稀土材料的矢量控制系統(tǒng)轉速達三千 轉／分，而全速反應時間只需 15毫秒。 新型全控型開關器件的迅速發(fā)展提高了變頻器的性能指標。IGBT由于兼有MOSFET和GTR的特點，具有輸入阻抗高、工作速度快、通態(tài)電壓低、阻斷電壓高、承受電流大的優(yōu)點．在中小功率領域應用廣泛。IGCT適用于中高壓領域，既具有IGBT的快速開關功能，又具有GTO的低導電損耗，在中高壓各種領域內應用廣泛。 提高了可靠性,能夠滿足一些長期不能停機或者對可靠性有特殊要求的部門的需求，西門子公司的高精度，高速離心分離機變頻裝置，滿足了這一要求。在眾多的調速技術中，變頻調速之所以在能源危機中應運而生，是因為它能根據(jù)電機負載變化實現(xiàn)自動、平滑的增速減速，從而大幅度提高其工作效率。變頻調速器滿足了以下要求：（1）減少能耗；（2）提高生產(chǎn)效率：（3）用精密、快速響應手段提高產(chǎn)品質量；（4）實現(xiàn)自動化：（5）安全保養(yǎng)設備： 正因為交流電機變頻調速在頻率范圍，動態(tài)響應，調速精度，低頻轉矩功率因數(shù)，工作效率，高速和大容量化等方面都有優(yōu)越的特性，交流電機變頻調速技術已成為當今節(jié)電、改善工藝流程、提高產(chǎn)品質量、推動技術進步的一種主要的手段，是當前電氣傳動的主要發(fā)展方向之一。因此研究變頻調速技術對于能源利用和我國的工業(yè)節(jié)能有重要意義。目前，高性能交流調速系統(tǒng)的研究開發(fā)己引起各國學者的高度重視。研制高性能和結構簡單的交流電機調速系統(tǒng)是學術界和工程界普遍關注的課題。 刮板輸送機是一種用刮板鏈牽引，在槽內運送散料的輸送機。各種類型的刮板輸送機的主要結構和組成的部件基本是相同的，它由機頭、中間部和機尾部等三個部分組成。在當前采煤工作面內，刮板輸送機的作用不僅是運送煤和物料，而且還是采煤機的運行軌道，因此它成為現(xiàn)代化采煤工藝中不可缺少的主要設備。刮板輸送機能保持連續(xù)運轉，生產(chǎn)就能正常進行。否則，整個采煤工作面就會呈現(xiàn)停產(chǎn)狀態(tài)，使整個生產(chǎn)中斷。圖11 刮板輸送機示意圖刮板輸送機在煤礦的生產(chǎn)與建設中的發(fā)展，大致經(jīng)歷了三個階段。第一階段在3040年代，是可拆卸的刮板輸送機，它在工作面內只能直線鋪設，隨工作面的推進，需人工拆卸、搬移、組裝。第二階段是40年代前期由德國制造出可彎曲刮板輸送機，它與采煤機、金屬支架配合實現(xiàn)了機械化采煤。這種刮板輸送機運煤量有所增大，如當時的型號SGW44型刮板輸送機就是這個階段的代表產(chǎn)品。進入60年代由于液壓支架的出現(xiàn)，為了適應綜采的需要，刮板輸送機發(fā)展到了第三階段，研制出大功率鎧裝咳彎曲重型刮板輸送機，如SGD630/75型、SGD630/180型等就是屬于這個階段的產(chǎn)品。目前，隨著采煤工作面生產(chǎn)能力的不斷增大，刮板輸送機主要朝以下幾個面發(fā)展：　　(1) 大運輸量。國外先進采煤國家已經(jīng)發(fā)展到小時運輸能力高達1500t（80年代）3500t（90年代）的刮板輸送機?！　?2) 長運輸距離。為了減少采區(qū)階段煤柱的損失量，加大工作面的長度，刮板輸送機的長度已經(jīng)達到335米以上。　　(3) 大功率電動機。電動機的功率已發(fā)展到單速電機達525kW，雙速電機500/250kW。(5) 壽命長。由于使用大直徑圓環(huán)鏈，增加了刮板鏈的強度，延長了刮板輸送機的壽命，整機過煤量高達600萬噸以上。刮板輸送機是煤礦綜采工作面的關鍵設備之一，刮板輸送機啟動問題主要表現(xiàn)為以下幾個方面：（1）刮板輸送機電機的啟動電流可達額定電流的810 倍，在如此大的電流下直接啟動，受供電設備容量和電纜截面的限制，線路壓降較大，可下降20%30%。，必然是大裝機功率弱輸出轉矩，造成難啟動的工作現(xiàn)狀。過大的啟動電流還會影響電網(wǎng)上其它設備的正常運行，使其它設備欠壓保護動作，造成設備的有害跳閘?；蚴构╇娤到y(tǒng)的元器件發(fā)熱，甚至損壞，增加電氣系統(tǒng)的故障。（2）刮板機的傳動系統(tǒng)為剛性錨鏈傳動，停機時傳動系統(tǒng)為松馳狀態(tài)，各個環(huán)節(jié)都有一定的間隙，啟動時瞬間施以電機的啟動轉矩，在克服間隙的過程中，對整個傳動系統(tǒng)造成強大的機械沖擊。刮板輸送機的啟動控制要求：（1）由于刮板輸送機啟動初始為吸收間隙的空載運動，要求電機此時轉矩要小，速度要慢；由靜止轉為運動時，要求電動機有足夠大的轉矩來克服靜摩擦阻力，并且能有平穩(wěn)提升的啟動轉矩