基于80c51單片機控制的交流變頻調速系統(tǒng)設計-全文預覽
【正文】 當前 逆變電源的控制技術中，滯環(huán)控制技術和 SPWM 控制技術是變頻電源中比較常用的兩種控制方法。 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）。 SPWM(Sinusoidal PWM)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 :沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具基于單片機控制的交流變頻調速系統(tǒng) 3 有慣性的環(huán)節(jié)上時 ,其效果基本相同 .SPWM法就是以該結論為理論基礎 ,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區(qū)間內的面積相等 ,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 。相當于基波分量的信號波（調制波）并不一定指正弦波，在 PWM優(yōu)化模式控制中可以是預畸變的信號波，正弦信號波是一種最通常的調制信號，但決不是最優(yōu)信號。為了改善交流電動機變壓變頻調速系統(tǒng)的性能，在出現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。 （ 3）無零點漂移，控制精度高。 在電氣傳動領域中，隨著自關斷器件技術水平的不斷提高，脈寬調制技術（簡稱 PWM 技術）也日趨成熟。從目前情況看，這些系列電動機能基本滿足國內市場的需求。基于 80C51 單片機控制的交流變頻調速系統(tǒng) 設計 目 錄 第 1 章 概述 ........................................ 1 .................... 2 SPWM 變 頻調速系統(tǒng)概述 .......................... 2 第 2 章 SPWM變頻調速系統(tǒng)基本原 理 ..................... 3 SPWM 變頻調速系統(tǒng)基本原理 ....................... 3 系統(tǒng)設計總方案的確定 ........................... 4 第 3章 主電路 設計 ................................. 5 ................................. 5 主電路設計 .................................... 7 主電路電路圖 .................................. 6 第 4章 控制電路設計 ............................... 9 控制電路設計總思路 ............................. 9 SPWM 波形產生電路 .............................. 9 第 5章 系統(tǒng)軟件設計 .............................. 19 結論 .............................................. 22 致謝語 ............................................ 22 參考文獻 .......................................... 23 基于單片機控制的交流變頻調速系統(tǒng) 1 引 言 隨著 電力 電子 技術、微機控制技術以及大規(guī)模 集成電路 的發(fā)展，基于集成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。自 90 年代中期以來，我國有眾多電動機生產企業(yè)設計、研制和生產 適用于不同應用的各種系列變頻調速三相異步電動機，例如：通用變頻調速電動機系列、起重冶金變頻調速電動機系列、隔爆變頻調速電動機系列、電梯變頻調速電動機系列、輥道變頻調速電動機系列、牽引變頻調速電動機系列等。 變頻器供電電源會存電動機端子和各相繞組的前 幾匝線圈上產生高頻瞬間脈沖峰值電，因此，如果不對絕緣系統(tǒng)采用增強措施．將會使繞組存高電壓應力作用下過早失效，從而引起絕緣擊穿故障。 （ 2）單片機具有更強的邏輯功能，運算速度快，精度高，有大容量的存儲單元，可以實現較為復雜的控制。 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。 PWM脈寬調制是利用相當于基波分量的信號波（調制波）對三角載波進行調制，以達到調節(jié)輸出脈沖寬度的目的。本課題設計主要介紹正弦波 SPWM的變頻調速控制系統(tǒng)。 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。根據面積等效原理， 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（ Sinusoidal PWM） 波形。 基于單片機控制的交流變頻調速系統(tǒng) 4 異步電動機的同步轉速，即旋轉磁場的轉速為 pnfn /60 11 ? 其中 1n 為同步轉速 (r/min) 1f 為 定 子 頻率，也就是電源頻率 (Hz)。任何電動機的電磁轉矩都是磁通和電流相互作用的結果，主磁通小了，鐵心利用不充分，同樣的轉子電流下，電磁轉矩小，電動機的負載能力下降 。由上式可見主磁通中 .是由 E1 和 1f 。 IGBT 為場控輸入器件，輸入功率小。 基于單片機控制的交流變頻調速系統(tǒng) 5 圖 1 SPWM 變頻調速系統(tǒng)總流程圖 第 3 章 主電路設計 主電路功能說明 主電路為 AC/DC/AC 逆變電路，由三相整流橋、濾波器、三相逆變器組成?？赡?PWM 變換器主電路系采用 IGBT 所構成的， IGBT (V V V V V V6）和六個續(xù)流二極管（ VD VD VD VD VD VD6）組成的雙極式 PWM 可逆變換器。 在整流器整流后的直流電壓中，含有 6 倍頻率的脈動電壓，此外逆變變流器產生的脈動電流也使直流電壓變動。 主電路 第 4 章 控制電路設計 主電路采用了交 — 直 — 交變頻器，工作原理即：先將工頻交流電源通過整流器變換成直流電，再通過逆變器變換成可控頻率和電壓的交流電，由于這類變壓變頻器在恒頻交流電源和變頻交流輸出之間有一個“中間直溜環(huán)節(jié)”，所以又稱間接式變頻器。20V左右，因此驅動電路輸出端要給
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