【正文】 缺點 : 技術(shù)復(fù)雜，造價高，維護檢修困難。 :成比例變化，損耗基本沒有增加，是一種高效的調(diào)速方法。因此，當(dāng) s 增大時，電動機的損耗也將會增大。 (2)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 :變轉(zhuǎn)差率調(diào)速實現(xiàn)方法眾多，例如調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串極調(diào)速和滑差離合器調(diào)速等方法。 優(yōu)點 : 1 具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好。 其二是調(diào)節(jié)供電電源頻率 1f ，稱為變頻調(diào)速 。若每相繞組有兩個線圈串聯(lián)，繞組的始端相差 600空間角，則產(chǎn)生兩對極，即 p=2。由電磁力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從基于 DSP 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 第 7 頁 共 43 頁 7 而使電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來。 三相電流共同產(chǎn)生的合成磁場將隨著電流的交變而在空間不斷地旋 轉(zhuǎn)，即形成所謂的旋轉(zhuǎn)磁場， i iu iv iw 0 1800 3600 t? 圖 22三相電流波形 旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，便在其中感應(yīng)出電動勢和電流，如圖 23 所示。三相繞組接成星形，末端接在一起，首端分別接在轉(zhuǎn)軸上三個彼此絕緣的銅制滑環(huán)上。 (a)鼠籠式 鼠籠式轉(zhuǎn)子是在轉(zhuǎn)子飲心的槽內(nèi)壓進銅條，銅條 的兩端分別焊接在兩個銅環(huán)基于 DSP 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 第 6 頁 共 43 頁 6 上，因其形狀如同鼠籠，故得名。定子繞組是定子中的電路部分，中，小型電動機一般采用漆包線繞制卜其三相對稱繞組共有六個出線端，每相繞組的首端和末端分別用 D1,D2,D3 和 D4,D5,D6 標(biāo)記，可以根據(jù)電源電壓和電動機的額定于電壓把三相繞組接成星形或三角形，參見圖 21。 具體研究工作包括 :交流電機變頻調(diào)速原理的研究 。 2)變頻器產(chǎn)品所用半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)幾乎是空白。 基于 DSP 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 第 4 頁 共 43 頁 4 國內(nèi)現(xiàn)狀 從總體上看我國電氣傳動的技術(shù)水平較國際先進水平差距 10 一 15 年。近年來高電壓、大電流的 SCR， GTO， IGBT， IGCT 等器件的生產(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，使高電壓、大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為現(xiàn)實。在小功率交流變頻調(diào)速技術(shù)方面，日本富士 BTJ 變頻器最大單機容量可達 7OkVA，IGBT 變頻器已形 成系列產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已實現(xiàn)全數(shù)字化。從電力電子器件的發(fā)展歷程，我們可以看出電力電子器件正在向高耐壓、大電流、小的正向內(nèi)阻、智能化的電壓控制型器件發(fā)展 。以 MOSFET 為基礎(chǔ)的復(fù)合型器件 IGBT、 EIGT、 MER(固態(tài)繼電器 )、 FETKEY(MOSFET+SCHOTTKY)等器件耐壓不斷增加，電流逐漸增大。復(fù)合器件有 IGBT， MCT， MGT， sITH 等 。目前雙 PWM控制技術(shù)的研究非?；钴S，即由 PWM 整流器和 PWM 逆變器組成的雙 PWM 變頻器無須任何附加電路就可使電網(wǎng)側(cè)的輸入電流接近正弦波，使系統(tǒng)的功率因數(shù)約為 1，徹底消除網(wǎng)側(cè)的諧波污染，并實現(xiàn)了四象限運行。由于磁鏈的軌跡是靠空間矢量的選擇來實現(xiàn)，因此又稱電壓空間矢量法。 PWM技術(shù)的發(fā)展 PWM 控制是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心 [1]，任何控法幾乎都是以各種 PWM控制方式實現(xiàn)。 1．永磁同步電動機及其控制系統(tǒng)的發(fā)展具有快速電流跟蹤系統(tǒng)的變頻裝置、DSP 信號處理器以及高性能釹鐵硼永磁材料的發(fā)展，為各類永磁同步電動機及 其控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來生機。我國 電機 總裝機容量已達 4億千瓦，年耗電量達 6000 億千瓦時，占工業(yè)耗電量的80%，然而直到目前，我國各類在用 電機 80%以上還是中小型異步電動機，可見我國在 電機 節(jié)能領(lǐng)域有非常大的潛力。我國同樣也面臨著經(jīng)濟增長對能源需求的壓力。最后敘述了具體使用 DSP 編寫產(chǎn)生 SPWM 波形程序的步驟以及一些相關(guān)寄存器的設(shè)置。系統(tǒng)硬件電路主要由主電路、系統(tǒng)保護電路和控制電路組成。作為高新技術(shù)之一的變 頻技術(shù)是重要的節(jié)能和環(huán)保技術(shù)，在各種工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸和家用電器中應(yīng)用十分廣泛，變頻器作為變頻技術(shù)的產(chǎn)品，在我國工農(nóng)業(yè)等各方面有著極其重要的地位。然而，變頻技術(shù)的出現(xiàn)改善了交流電機的調(diào)速性能，同時無速度傳感器和基于微處理器的數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)也開始逐漸進入人們研究和討論的范圍。給出了系統(tǒng)各部分硬件電路的工作原理、參數(shù)計算以及各部分器件的選取?？刂齐娐钒?DSP 最小系統(tǒng)電路。 IPM Control circuit including DSP smallest system circuit. Finally describes specific use DSP write produce SPWM wave process steps and some relevant register setting. Then gives SPWM wave of dead zone, dead zone can prevent the main electric circuit of road arm, After gives different frequencies when the motor running voltage and current waveform, the line that the waveform can stable operation and motor inverter. Keywords : DSP Intelligent power module Constant pressure frequency than control SPWM 第 III 頁 共 43 頁 III 目 錄 摘 要 ..............................................................I Abstract...........................................................II 1 緒論 .............................................................. 1 電機變頻調(diào)速發(fā)展現(xiàn)況和趨勢 ....................................1 電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況和趨勢 ..................................2 國內(nèi)外交流調(diào)速現(xiàn)狀 ............................................3 國外現(xiàn)狀 .................................................3 國內(nèi)現(xiàn)狀 .................................................4 本論文的研究內(nèi)容 ..............................................4 2 交流電機變頻調(diào)速原理 ............................................ 5 三相交流電機的結(jié)構(gòu)和工作原理 ..................................5 三相交流電機的結(jié)構(gòu) .......................................5 三相交流電機的工作原理 ...................................6 交流電機的調(diào)速方式 ............................................8 變頻調(diào)速系統(tǒng)的 fU 控制方式 ....................................9 SPWM 控制技術(shù)原理 ...........................................11 單極性 SPWM 控制技術(shù) .....................................12 雙極性 SPWM 控制技術(shù) .....................................14 SPWM 的調(diào)制方式 .......................................14 3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的 硬件電路設(shè)計 .................................... 17 變頻調(diào)速系統(tǒng)的總體設(shè)計 .......................................17 主電路的設(shè)計 .................................................18 整流電路 ................................................19 濾波電路 ................................................20 逆變電路 ................................................21 以 IPM 為功率 器件的驅(qū)動電路 ..............................23 吸收電路 ................................................24 系統(tǒng)保護電路的設(shè)計 ...........................................24 控制電路的設(shè)計 ...............................................29 4 變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ........................................32 DSP 生成 SPWM 波形 ............................................32 系統(tǒng)程序設(shè)計 .................................................34 5 全文總結(jié) .........................................................37 致 謝 ...........................................................38 參考文獻 ...........................................................39 基于 DSP 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 第 1 頁 共 43 頁 1 1 緒論 電機變頻調(diào)速發(fā)展現(xiàn)況和趨勢 能源需求正極大地影響著全球經(jīng)濟發(fā)展。 電機 是能源消耗大戶之一。 以下將著重介紹變頻調(diào)速技術(shù)的最新發(fā)展概況。其體積小、效率高、功率因數(shù)高、振動小、噪聲低，平 層精度好，在高層建筑、無機房電梯和家庭小梯中都有很大的市場。磁鏈跟蹤控制 PWM 技術(shù)這種方法把逆變器和電動機視為一體，以三相對稱正弦波電壓 供電 時交流電動機理想的圓形磁場為基準(zhǔn)，用逆變器不同開關(guān)模式所產(chǎn)生的實際磁鏈?zhǔn)富?DSP 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 第 2 頁 共 43 頁 2 量來跟蹤基準(zhǔn)磁鏈園，由跟蹤結(jié)果決定逆變器的開關(guān)模式，形成 PWM 波。雙 PWM 控制技術(shù)交一直一交電壓型逆變器是目前最廣泛使用的型式，但常對電網(wǎng)構(gòu)成諧波污染。雙極型全控器件有 [3]:GTR、達林頓管、 GTO 等 。例如 MOSFET 的通態(tài)內(nèi)阻不斷減小，新的MOSFET 通態(tài)內(nèi)阻不僅比 PN結(jié)的正向好，甚至比肖特基二極管的正向內(nèi)阻還小，己成為最佳的整流器件之一 。其中 SMARTFET是采用了微電子工藝集成的器件， IPM 是一種智能功率模塊。在中功率變頻調(diào)速技術(shù)方面，德國西門子公司 simovertA 電流型晶閘管變頻調(diào)速設(shè)備單機容量為 10 一 2600kVA，其控制系統(tǒng)己實現(xiàn)全數(shù)字化，用于電力機車、風(fēng)機、水泵傳動。 2)功率器件的發(fā)展。 4)基礎(chǔ)工業(yè)和各種制造業(yè)的高速發(fā)展，變頻器相關(guān)配套件社會化、專業(yè)化生產(chǎn)。隨著高性能單片機和數(shù)字信號處理器的使用，國內(nèi)學(xué)者緊跟國外最新控制策略，針對交流感應(yīng)電機特點，采用高次諧波注入國內(nèi)交流變頻調(diào)速技術(shù)產(chǎn)業(yè)狀況表現(xiàn)如下 : 1)變頻器的整機技術(shù)落后，國內(nèi)雖有很多單位投入了一定的人力、