【正文】
方面與國外還有相當(dāng)差距。(4) 產(chǎn)銷量少,可靠性及工藝水平不高??刂萍壊糠质且鉀Q數(shù)字化控制的硬、軟件開發(fā)問題。這些已有技術(shù)將逐步推廣應(yīng)用,同時(shí)新的控制技術(shù)將不斷涌現(xiàn)。今后變頻器中的功率器件和控制元件將具有更高的集成度,入智能化的功率模塊、高頻率的開關(guān)電源以及采用新型電工材料制造的小體積變壓器、電抗器和電容器。變頻調(diào)速作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù),已經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域部門,滲透到經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域所有技術(shù)部門中,我國現(xiàn)在正大力發(fā)展和推廣變頻調(diào)速技術(shù),努力縮小和世界先進(jìn)水平的差距,使之向規(guī)模化、自主化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。 、磁鏈雙閉環(huán)矢量控制的電流滯環(huán)型PWM變頻調(diào)速系統(tǒng) 應(yīng)用矢量控制理論,對轉(zhuǎn)速、磁鏈進(jìn)行分別控制,采用了滯環(huán)電流跟蹤型PWM逆變器,所以其動態(tài)性能很好,還配有精確的轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器,則系統(tǒng)都達(dá)到與直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相媲美。最后,為適應(yīng)變頻調(diào)速電機(jī)的要求,設(shè)計(jì)了一套基于單片機(jī)生成的SPWM控制逆變器來控制電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng),對于硬件電路部分和實(shí)現(xiàn)控制策略的軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。(3)變頻器與負(fù)載的匹配問題; ①電壓匹配;變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。(4)在使用變頻器驅(qū)動高速電機(jī)時(shí),由于高速電機(jī)的電抗小,高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。 變頻器的工作原理變頻器是一種將電網(wǎng)電源整流后再逆變成頻率、電壓可變的交流電,供三相交流電動機(jī)專用的。 變頻器原理圖首先是將單相或三相交流電流電源通過整流器并經(jīng)電容濾波后形成幅值基本穩(wěn)定的直流電壓加在逆變器上,利用逆變器功率元件的通斷控制,使逆變器輸出端獲得一定形狀的矩形脈沖波形。 p——電動機(jī)的磁極對數(shù)。但是,為了保持在調(diào)速時(shí)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變,必須維持電機(jī)的磁通量恒定,因此定子的供電電壓也要作相應(yīng)調(diào)節(jié)。頻率的下降會導(dǎo)致磁通的增加,造成磁路飽和,勵磁電流增加,功率因數(shù)下降,鐵心和線圈過熱。相當(dāng)于基波分量的信號波(調(diào)制波)并不一定指正弦波,在PWM優(yōu)化模式控制中可以是預(yù)畸變的信號波,正弦信號波是一種最通常的調(diào)制信號,但決不是最優(yōu)信號。 PWM控制的基本原理很早就已經(jīng)提出,但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約,在上世紀(jì)80年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。到目前為止,已出現(xiàn)了多種PWM控制技術(shù),根據(jù)PWM控制技術(shù)的特點(diǎn),到目前為止主要有以下幾類方法。 隨機(jī)PWM 其原理是隨機(jī)改變開關(guān)頻率使電機(jī)電磁噪音近似為限帶白噪聲(在線性頻率坐標(biāo)系中,各頻率能量分布是均勻的),盡管噪音的總分貝數(shù)未變,但以固定開關(guān)頻率為特征的有色噪音強(qiáng)度大大削弱。SPWM法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ),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(guān)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(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等,通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。該方法是采用梯形波作為調(diào)制信號,三角波為載波,且使兩波幅值相等,以兩波的交點(diǎn)時(shí)刻控制開關(guān)器件的通斷實(shí)現(xiàn)PWM控制。因此,提出了線電壓控制PWM,主要有以下兩種方法。這是因?yàn)?,?jīng)過PWM調(diào)制后逆變電路輸出的相電壓也必然包含相應(yīng)的3倍頻于正弦波信號的諧波,但在合成線電壓時(shí),各相電壓中的這些諧波將互相抵消,從而使線電壓仍為正弦波。區(qū)間用Uuv本身表示,中間60176。區(qū)間的脈沖列一經(jīng)確定,線電壓的調(diào)制脈沖波形就唯一的確定了。其實(shí)現(xiàn)方案主要有以下3種。 三角波比較法 該方法與SPWM法中的三角波比較方式不同,這里是把指令電流與實(shí)際輸出電流進(jìn)行比較,求出偏差電流,通過放大器放大后再和三角波進(jìn)行比較,產(chǎn)生PWM波。該方法的優(yōu)點(diǎn)是,若給調(diào)節(jié)器除誤差外更多的信息,則可獲得比較快速、準(zhǔn)確的響應(yīng)。此法從電動機(jī)的角度出發(fā),把逆變器和電機(jī)看作一個(gè)整體,以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制,使電機(jī)獲得幅值恒定的圓形磁場(正弦磁通)。磁通閉環(huán)式引入磁通反饋,控制磁通的大小和變化的速度。 矢量控制PWM 矢量控制也稱磁場定向控制,其原理是將異步電動機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia,Ib及Ic,通過三相/二相變換,等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1及Ib1,再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1及It1(Im1相當(dāng)于直流電動機(jī)的勵磁電流;It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流),然后模仿對直流電動機(jī)的控制方法,實(shí)現(xiàn)對交流電動機(jī)的控制。此外,它必須直接或間接地得到轉(zhuǎn)子磁鏈在空間上的位置才能實(shí)現(xiàn)定子電流解耦控制,在這種矢量控制系統(tǒng)中需要配置轉(zhuǎn)子位置或速度傳感器,這顯然給許多應(yīng)用場合帶來不便。該技術(shù)同時(shí)具有調(diào)制和控制的雙重性,通過復(fù)位開關(guān)、積分器、觸發(fā)電路、比較器達(dá)到跟蹤指令信號的目的。 第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)變頻調(diào)速技術(shù)是近20年內(nèi)發(fā)展起來的一門新技術(shù)。單片機(jī)、時(shí)鐘電路、通訊接口、鍵盤與顯示電路、光電耦合、IPM逆變器、整流模塊、轉(zhuǎn)速檢測和故障檢測、報(bào)警電路等組成。逆變模塊工作時(shí)所需要的直流電壓信號由整流電路對380V電源進(jìn)行全橋整流得到。 SPWM技術(shù)原理SPWM技術(shù)的基本原理是利用一個(gè)三角波載波和一個(gè)正弦波進(jìn)行比較,得到一個(gè)寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列,用它們來驅(qū)動逆變器開關(guān)管的開關(guān)轉(zhuǎn)換。若Ts為三角波的周期,同時(shí)也是采樣周期;Ur為三角波的高,正弦波為Ucsinωt。 C8051實(shí)現(xiàn)SPWM波形的原理及算法(1) C8051F系列單片機(jī)PCA簡介C8051F系列單片機(jī)都具有一個(gè)可編程計(jì)數(shù)器陣列PCA,以C8051F040為例,PCA包含1個(gè)專用的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和6個(gè)16位捕捉/比較模塊,可以輸出6路PWM波形。如果將相應(yīng)模塊的I/O線CEXn連接到端口I/O,單片機(jī)相應(yīng)端口輸出電平即發(fā)生變化,這就可實(shí)現(xiàn)PWM脈沖的高、低電平輸出。這樣,周而復(fù)始,CEX0引腳上不斷產(chǎn)生交替的高低電平,從而在其所對應(yīng)的端口I/O上得到準(zhǔn)確的SPWM波形。當(dāng)載波比N發(fā)生變化時(shí),max的值會發(fā)生變化。對輸出SPWM波的最小脈沖問題進(jìn)行了處理,采用匯編語言對中斷服務(wù)子程序進(jìn)行編程,使得SPWM波形中最小脈沖的寬度達(dá)到了3μs,這個(gè)寬度(時(shí)間)基本達(dá)到實(shí)驗(yàn)中所用GTR的最小開關(guān)周期。 逆變電路的設(shè)計(jì)逆變電路的功率器件選用6個(gè)GTR和6個(gè)快速續(xù)流二極管。 逆變驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)一個(gè)理想的GTR驅(qū)動器應(yīng)具有以下基本性能:(1)動態(tài)驅(qū)動能力強(qiáng),能為GTR柵極提供具有陡峭前后沿的驅(qū)動脈沖;(2)有足夠的輸入輸出電隔離能力;(3)具有柵壓限幅電路,保護(hù)柵極不被擊穿;(4)輸入輸出信號傳輸無延時(shí);(5)在出現(xiàn)短路、過流的情況下,迅速發(fā)出過流保護(hù)信號,供控制回路進(jìn)行處理。電磁隔離用高頻脈沖變壓器作為隔離元件,具有響應(yīng)速度快(脈沖的前沿和后沿),原副邊的絕緣強(qiáng)度高,dv/dt共模干擾抑制能力強(qiáng)。它內(nèi)部設(shè)計(jì)有過流、過壓及欠壓保護(hù)、封鎖和指示網(wǎng)絡(luò),使用戶可方便的用來保護(hù)被驅(qū)動的MOS門功率管,加之內(nèi)部自舉技術(shù)的巧妙運(yùn)用使其可用于高壓系統(tǒng)。影響轉(zhuǎn)速測量性能的因素有兩個(gè):一是系統(tǒng)硬件本身,主要是包括單位周期內(nèi)光電脈沖編碼器的脈沖數(shù)和微處理器的精度,系統(tǒng)一旦確定,由硬件引起的速度檢測性能的差異是難以更改的。其中A與B用于測速,它們的相位差為90度,每轉(zhuǎn)一圈輸出1200個(gè)脈沖;而Z脈沖為每轉(zhuǎn)一圈輸出一個(gè)脈沖,用于伺服控制系統(tǒng)中的定位。要把脈動直流變成波形平滑的直流,還需要再做一番“填平取齊”的工作,這便是濾波。充電的時(shí)候,電容器兩端的電壓逐漸升高,直到接近充電電壓;放電的時(shí)候,電容器兩端的電壓逐漸降低,直到完全消失。:沒有加濾波電容時(shí),三相整流輸出的平均直流電壓為:Vc=3*Ul/π ()加上濾波電容后,VDC的最大電壓可以達(dá)到交流電壓的峰值:U=Ul=220=311V ()理論上濾波電容值越大越好,考慮到體積和價(jià)格,實(shí)際選用了兩個(gè)47μF/450V的電容相并聯(lián)使用。 光耦隔離電路 過壓保護(hù)電路電壓保護(hù)功能分為過電壓保護(hù)和欠電壓保護(hù)兩大類,對于通常電壓型逆變器,直流回路是能量傳遞和轉(zhuǎn)換的通道,電網(wǎng)電壓波動通過三相整流橋影響直流電壓,減速時(shí)因反饋能量來不及釋放而生成的再生過電壓,使直流電壓升高,如不采取相應(yīng)的保護(hù)措施,很容易造成逆變橋的損壞。正常時(shí),過壓和欠壓保護(hù)都輸出高電平,經(jīng)2與門后還是高電平,DSP的保護(hù)控制不動作:過壓時(shí),上面的同相比較器動作,輸出高電平,發(fā)光二極管LED1亮,同時(shí)經(jīng)光藕隔離后過壓保護(hù)輸出低電平,經(jīng)2與門后,DSP的PDPINTA引腳獲得一個(gè)下降沿信號,引起DSP的功率驅(qū)動保護(hù)中斷,立刻封鎖六路PIWM信號輸出,同時(shí)IR2132的FAULT引腳也獲得了一個(gè)低電平信號,制動IGBT開通,系統(tǒng)進(jìn)行能耗制動;欠壓時(shí),下面的反相比較器動作,輸出高電平,發(fā)光二極管LED2亮,經(jīng)光藕隔離后輸出低電平。 PWM輸出與光耦驅(qū)動的接口電路考慮8051的SPWM口只有4mA電路輸出無法直接驅(qū)動光耦,因此在光耦前加CMOS反相器增加驅(qū)動能力。8051芯片的片內(nèi)外設(shè)含有串行通信接口模塊(SCI)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的串行異步數(shù)字通信接口模塊,可以實(shí)現(xiàn)半雙工或全雙工的通信,通信速率可達(dá)625Kbps。本系統(tǒng)的鍵盤部分包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、啟動、停止、上升、下降以及功能鍵等七種按鍵。這個(gè)循環(huán)主要是完成逆變器啟動前對主電路電流、電壓正常與否的檢測,只有在一切正常時(shí),才能發(fā)出允許啟動標(biāo)志,并查詢外輸入狀態(tài)。(1)程序主要完成各接口芯片的初始化,給相應(yīng)的內(nèi)存單元賦初值。T1中斷程序該程序主要通過控制逆變電路中可控硅晶閘管的導(dǎo)通、關(guān)斷時(shí)間,從而改變交流電源的頻率。為了保證這一過程中時(shí)間差的實(shí)現(xiàn),為T0設(shè)定的初始值必須要符合條件,即:這一時(shí)間間隔在允許范圍內(nèi)要盡可能小。初始化片內(nèi)RAM初始化SLE4520初始化時(shí)間控制→8255,8253,8279T0,T1開中斷置時(shí)間常數(shù)返回 初始化程序流程圖 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序即為軟件定時(shí)器0的中斷服務(wù)程序,其程序框圖如下所示在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序中,完成給定,轉(zhuǎn)速的采樣,進(jìn)行PI運(yùn)算,求出頻率指令信號Uf1,然后查表分頻求得系數(shù)Zf,X f ,Zv,Xv。正常運(yùn)行時(shí)主要顯示頻率和CPU監(jiān)測工作運(yùn)行情況。設(shè)置故障標(biāo)志位CY:CY=0,有故障;CY=1,無故障。(3)能方便地對兩個(gè)模擬調(diào)節(jié)參數(shù)修改或顯示(4)頻率顯示鍵 當(dāng)按鍵04H鍵為0N時(shí),顯示器兩位輸出頻率,低兩位顯示給定頻率. 當(dāng)按鍵04H鍵為0FF時(shí),顯示器高兩位表示正反轉(zhuǎn),顯示頻率表示輸出頻率.(5)系統(tǒng)復(fù)位時(shí),按下復(fù)位鍵后,整個(gè)系統(tǒng)停止工作. 控制電路控制部分是以MCS51系列8位單片機(jī)的典型產(chǎn)品8051為核心, 配以輸入輸出控制接口和相應(yīng)的外圍電路組成。從而控制電源頻率的大小。總結(jié)本設(shè)計(jì)是基于C8051系列單片機(jī)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì),主要介紹了變頻調(diào)速技術(shù),脈寬調(diào)制技術(shù)、單片機(jī)程序設(shè)計(jì)等問題,這是一個(gè)非常實(shí)用的控制系統(tǒng)。我國以后在變頻調(diào)速技術(shù)方面應(yīng)積極做的工作如下:畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一個(gè)測試,它是教學(xué)計(jì)劃中學(xué)生必修的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),是實(shí)現(xiàn)教學(xué)、科研、工程實(shí)踐結(jié)合的重要結(jié)合點(diǎn)。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì),我學(xué)習(xí)了很多新知識、新方法、新觀點(diǎn),更是對我大學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)很好的總結(jié)。 you don39。tFurther help.If you are being represented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your pensation if you win the case. 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