【正文】 不確定，于是，電路增加了帶通濾波器，電路如下： R2 45K R5 2K R3 36K R6 5 . 1 K R1 43K C1 1 0 0 0 0 PF C2 1 0 0 0 0 PF R4 10K 9 10 8 N2C LM 3 24 18 (3). 母線幅值檢測 V3(I N 4 1 4 8 ) 2V4R71 0 K131214N 4 DL M 3 2 4C2 0 0 JR21 M 2 WR11 M 2 WR46 . 8 KR36 . 8 KR51KR61KR71K+ 5V+X 3 : 2X 3 : 1V2V1(I N 4 1 4 8 ) 2 此電路分兩部分 差分放大器 電壓鉗位 調(diào)整 R7 可以調(diào)整母線電壓，使顯示值與實(shí)際值相一致。 210176。 （ 2）回饋電路的實(shí)現(xiàn) 電網(wǎng)電壓的相位檢測，三相輸入正弦波互差 120176。 CCR1UVWRSTV1V2V3V4V5V6中間環(huán)節(jié) 直 交環(huán)節(jié)交 直環(huán)節(jié) 能耗制動(dòng) 電阻 R2位耗能電阻，當(dāng)回饋單元不能完全把再生能量回饋到電網(wǎng)時(shí)，母線電壓過高會(huì)威脅功率器件 IGBT和電解電容的安全，這時(shí)微機(jī)板會(huì)根據(jù)母線電壓的上升的情況輸出占空比可調(diào)的剎車信號，把多余的來不及回饋的能量消耗在電阻上。在給出“松閘”信號后，變頻器開始運(yùn)行。只要均流電抗器選的合適，可 以很容易將均流誤差限制在 5%之內(nèi)，這是功率器件直接并聯(lián)難以達(dá)到的結(jié)果。因此本設(shè)計(jì)采用逆變單元并聯(lián)的方式。隨著功率級別的增大，這種緩沖電路可能會(huì)同母線寄生電感作減幅振蕩，此時(shí)采用如圖 3B 所示的電路結(jié)構(gòu)，使用快恢復(fù)二極管箝住瞬變電壓，從而抑制諧振的發(fā)生。整流部分為三相橋式不可控 整流電路，逆變部分為 IGBT 三相逆變器，輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)采用電解電容濾波，直流儲能和緩沖無功功率 . 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，這時(shí)逆變電路的與IGBT 反并聯(lián)的續(xù)流二極管在完成續(xù)流的同時(shí)，又起到了三相全波整流的作用，使得再生能量能夠倒灌，為電解電容充電，使母線電壓升高，但升高到一定程度時(shí)，回饋電路工作，把再生能量回饋導(dǎo)電網(wǎng)。 如圖 2 所示，在區(qū)間 [t , t+Δ t]，正弦波面積為 S1,則有： 式中 M 為調(diào)制深度， Us 為直流電源電壓。自然取樣法圖（ a）采用計(jì)算的方法尋找三角載波 UΔ 與參考正弦波 UR的交點(diǎn)作為開關(guān)值以確定 SPWM 的脈沖寬度，這種方法誤差小、精度高，但是計(jì)算量大，難以做到實(shí)時(shí)控制，用查表法將占用大量 11 內(nèi)存，調(diào)速范圍有限，一般不采用。 但是在頻率較低時(shí)，定子漏阻抗壓降已不能忽略， 從而導(dǎo)致主磁通 Ф 和輸出轉(zhuǎn)矩下降， 因此要人為地提高定子電壓 U，以作漏抗壓降的補(bǔ)償，維持 E/f≈ 常數(shù) ,保證主磁通Ф 基本不變。 如果磁通太弱就等于沒有充分利用電動(dòng)機(jī)的鐵心，是一種浪費(fèi)；如果過分增大磁通，又會(huì)使鐵心飽和，過大的勵(lì)磁電流會(huì)使繞組過熱而損壞電動(dòng)機(jī)。提升機(jī)變頻器采用 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency )調(diào)速 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n=60f(1s)/p s=(n1n)/n1 P:電動(dòng)機(jī)極對數(shù) n1:同步轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 n，由三種方法： 1. 變 p,只可跳變，不能連續(xù)調(diào)速，有局限性 2. 變 s,調(diào)速范圍越寬，系統(tǒng)效率越低 3. 變 f,可連續(xù)大范圍調(diào)速，轉(zhuǎn)差率小，效率高 n 與 f 成正比，通過改變 f 即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng) f 在 050hz 范圍變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。當(dāng)柵極電壓為零時(shí) IGBT處于斷 態(tài) 。現(xiàn)在 IGBT耐壓有 1200V,1700V,3300V級，電流可達(dá)幾百安，上千安，開關(guān)頻率十幾 K,這些技術(shù)指標(biāo)均可滿足變頻器的要求。本設(shè)計(jì)采用 EUPEC 公司的第三代 IGBT。 （ 3）能耗制動(dòng)，用好能電阻絲消耗再生能量 安全保護(hù)功能 要求變頻器具有過壓、欠壓、過載 、短路、溫升等多種保護(hù)功能。 （ 2） 運(yùn)行中若出現(xiàn)偶然事件，要求快速停車時(shí)，應(yīng)能給出大的制動(dòng)力矩。 運(yùn)行平穩(wěn)，盡量減少運(yùn)行中的機(jī)械沖擊。礦山生產(chǎn)是 24小時(shí)連續(xù)作 業(yè)，即使段時(shí)間停機(jī)維修也會(huì)給生產(chǎn)帶來很大損失。功率器件采用 EUPEC 公司（ 歐派克 ）的第三代 IGBT (FF400R12KE3),導(dǎo)通壓降低 ,使功率器件的自身功耗大幅度降低。 本設(shè)計(jì)采用 intel 公司的低功耗 16 位單片機(jī) N87C196MC 作為主控芯片，其內(nèi)部集成了三相波形發(fā)生器，非常適合三相異步電機(jī)的變頻調(diào)速。但大多數(shù)礦山提升機(jī)還在沿用著傳統(tǒng)的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，用轉(zhuǎn)子串電阻的方法調(diào)速，低速轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)差功率大，能量處理不利，運(yùn)行中調(diào)速不連續(xù)，故障率高。 礦山提升機(jī)對變頻器的要求 主井絞車的主要任務(wù)是向上提煤，提升方式采用一噸標(biāo)準(zhǔn)式礦車串車提升，一次提升量為 6噸，根據(jù)絞車的工作狀況，對配用的變頻器用如下要求： 礦山電壓波動(dòng)大，要求變頻器在 380 +20%能正常工作。啟動(dòng)力矩大于 2倍額定力矩，低速力矩要求在 6HZ時(shí)大于 。 （ 5） 過載能力 : 160% 額定電流，允許 1分鐘 220%額定電流，允許 三種制動(dòng)方式： （ 1）直流制動(dòng) （ 2）回饋制動(dòng)，帶有能量回饋單元，將制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的再生能量回饋給電網(wǎng)。變頻技術(shù)的核心控制由單片機(jī)完成，這些新技術(shù)和自動(dòng)控制理論使變頻器的容量越來越大，功能越來越強(qiáng)。由于它將 MOSFET 和 GTR 的優(yōu)點(diǎn)集于一身， 從輸入上看 ， IGBT具有 MOSFET的輸入特性：輸入阻抗高，屬電壓控制元件，因而驅(qū)動(dòng)簡單， 速度快、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)， 從輸出側(cè)看，它具有 BJT的輸出特性： 通態(tài)電壓低耐壓高的優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)展很快，倍受歡迎，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)、中頻和開關(guān)電源以及要求快速、低損耗的領(lǐng)域， IGBT有取代 MOSFET和 GTR 的趨勢。 在任何情況下 ， 開通時(shí)的柵極驅(qū)動(dòng)電壓 ，應(yīng)該在 12～ 20 V之間 。 （ 1） VVVF 變壓變頻 變頻器是將固定頻率的交流電變換為頻率連續(xù)可調(diào)的交流電的裝置。 三相異步電動(dòng)機(jī)每相繞組的反電動(dòng)勢公式： E=*N*K*Φ Φ =c*E/f 與 V/F 成比例 其中： E：為每相定子繞組的反電動(dòng)勢 N：為每相定子繞組的匝數(shù) K：為系數(shù) 為了保持 Φ 磁通不變，故必須保持 V/F 恒比。 這是在 忽略定子漏阻抗壓降 的前提下 ，可以認(rèn)為供給電機(jī)的電壓 U與頻率 f 按相同比例變化，即 U/f=常數(shù)。 （ 3）控制方式 SPWM 微機(jī)控制的 SPWM 算法有多 種，常用的有自然取樣法和規(guī)則取樣法。 等效面積法 把一個(gè)正弦半波分為 N 等分，每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個(gè)與此面積相同的等高矩形脈沖代替，矩形脈沖的中點(diǎn)與正弦波每一等分的中點(diǎn)重合，這樣，由 N個(gè)等幅而不等寬的矩形脈沖所構(gòu)成的波形就與正弦半波等效，顯然這一系列脈沖波形的寬的和開關(guān)時(shí)刻可以嚴(yán)格地用數(shù)學(xué)方法計(jì)算得到。變頻器主電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)，逆變幾部分組成，而提升機(jī)變頻器多了回饋部分。 主回路 IBGT 吸收電路， 其中圖 3A 是由一個(gè)無感電容組成，適用于小功率設(shè)計(jì)，用作對瞬變電壓有效吸收而低成本的控制。 逆變單元并聯(lián) 由于提升機(jī)變頻器輸出功率大，工作電壓為 380V，這就要求提升機(jī)變頻器有很大的輸出電流的能力。這種方法與功率器件的直接并聯(lián)得到大容量輸出相比，有以下優(yōu)點(diǎn)： 功率器件直接并聯(lián)運(yùn)行，要求并聯(lián)的器件參數(shù)一致性好，同時(shí)對于裝配工藝要求特別高，而采用單元并聯(lián)，由于均流電抗器的作用 ,可以不要求器件選配。 16 第三章 提升機(jī)變頻器的制動(dòng) 直流制動(dòng) 直流制動(dòng)是以 pwm 方式向電機(jī)的某一繞組施加一定占控比得直流脈沖，使電機(jī)氣隙磁場維持某一恒定方向不變，對運(yùn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動(dòng)力矩而起到剎車作用 主令控制器給出“正轉(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”命令后，如果沒有給出“松閘”信號，變頻器會(huì)在電機(jī)上施加直流制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，確保松開制動(dòng)閘過程中重車不下滑。如下圖，制動(dòng)時(shí)可以向 V1 和 V6的柵極輸入一占空比可調(diào)的 PWM信號，根據(jù)制動(dòng)力矩的要求來調(diào)節(jié)占空比。的相位差， V2 及 V1 V2 的相位角和功率的關(guān)系，就能實(shí)現(xiàn)很好的回饋，調(diào)整這些參數(shù)的依據(jù)由母線電壓的高低來決定。150 176。是確定的，從第一個(gè)交點(diǎn)開始計(jì)數(shù)，則任一時(shí)刻的相位差就能計(jì)算出。 19 第四章 外圍硬件電路 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路 （ 1） 概述 本驅(qū)動(dòng)單元主要是作為功率模塊 IGBT 柵極的功率信號驅(qū)動(dòng)。 (2) 工作原理 1314R1 （ 7 ）1KR2 （ 8 ）5 .1 KC7 （ 18 ）1 02 J12546V5 （ 23 ）D A 4 38 1V6 （ 24 ）C A 1 66 7C6 （ 17 ）C5