【正文】 頻調(diào)速，可以直接采用三相 SPWM 調(diào)制信號專用芯片構(gòu)成調(diào)速系統(tǒng)。交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)30：復(fù)位端，低電平有效。Vss：供電電源負(fù)端(0V)。 SA4828 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理SA4828 為 28 引腳的 DIP 或 SOIC 封裝的控制芯片，內(nèi)部具有總線控制及譯碼電路，有多種寄存器和相控邏輯電路。參數(shù)的設(shè)定是通過 8 個暫存器 、 、 、 、 、 、 、 來傳送的。初始化寄存器用于設(shè)定與交流電動機(jī)有關(guān)的基本參數(shù)，這些參數(shù)要在 PWM 輸出端允許輸出前設(shè)定，系統(tǒng)工作以后不允許改變。Wss：波形采樣同步端口。WRDALE：地址鎖存允許。 SA4828引腳排列示意圖各引腳的功能說明如下：（1）輸入類管腳說明AD0～AD7：8 位地址與數(shù)據(jù)復(fù)用總線。缺點(diǎn)是電路所用硬件較多，改變參數(shù)和調(diào)試比較困難。產(chǎn)生 SPWM 信號的方法是用一組等腰三角波(稱為載波)與一個正弦波(稱為調(diào)制波)進(jìn)行比較，如圖 所示，兩波形的交點(diǎn)作為逆變開關(guān)管的開通與關(guān)斷時間。相應(yīng)高頻SPWM(正弦脈寬調(diào)制)技術(shù)在電機(jī)調(diào)速中得到了廣泛應(yīng)用，不僅能及時、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)變壓變頻控制技術(shù)，而且更重要地是抑制逆變器輸出電壓或輸出電流中的諧波分量，從而提高了電機(jī)的工作效率，擴(kuò)大了調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍。控制方式有模擬控制和數(shù)字控制兩種，本設(shè)計(jì)中采用的是以微處理器為核心的全數(shù)字控制，優(yōu)點(diǎn)是它采用簡單的硬件電路，主要依靠軟件來完成各種控制功能，以充分發(fā)揮微處理器計(jì)算能力和軟件控制靈活性高的特點(diǎn)來完成許多模擬量難以實(shí)現(xiàn)的功能。它主要由輸入隔離電路，驅(qū)動放大電路,過流檢測急保護(hù)電路以及電源電路組成。(9)當(dāng) IGBT 處于負(fù)載短路或過流狀態(tài)時，能在 IGBT 允許時間內(nèi)通過逐漸降低柵極電壓自動抑制故障電流，實(shí)現(xiàn) IGBT 軟關(guān)斷。對eI于 1200V 的 IGBT 器件，柵極的電阻值可取相同電流額定值的 600V 器件阻值的一半。(4)IGBT 柵極與發(fā)射極之間是絕緣的，不需要穩(wěn)態(tài)輸入電流，但由于存在柵極輸入電容，所以驅(qū)動電路需要提供動態(tài)驅(qū)動電流。此時，柵極電壓可取為 13V。為防止柵極過壓，可采用穩(wěn)壓管作保護(hù)。并且，隨著 IGBT 技術(shù)的發(fā)展，其性能不斷得到改善和提高，使得 IGBT 在大功率開關(guān)電源設(shè)備中的地位越來越重要，如 UPS、電焊機(jī)、電機(jī)驅(qū)動、特種工業(yè)電源等都使用 IGBT 模塊。5S3上述分析說明，通過6個開關(guān)的交替工作可以得到一個三相交流電，只要調(diào)節(jié)開關(guān)的通斷速度就可調(diào)節(jié)交流電頻率，當(dāng)然交流電的幅值可通過 的大小來調(diào)節(jié)。圖33中， ～ 組成了橋式逆變電路，這6個開關(guān)交替地接通、關(guān)斷就可以在1S輸出端得到一個相位互相差 的三相交流電壓。 變頻器主電路設(shè)計(jì)的基本工作原理整流電路是把交流電變換為直流電的電路。061R?061C?061VD?由于開關(guān)管在開通和關(guān)斷時，要受集電極電流 和集電極與發(fā)射極間的電壓 的沖擊，cI ceV因此要通過緩沖電路進(jìn)行緩解。因此維修時，要等指示燈熄滅后進(jìn)行。 電壓型交直交變頻調(diào)速主電路 主電路各部分的設(shè)計(jì)交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)19選用整流管 組成三相整流橋，對三相交流電進(jìn)行全波整流。日前市場銷售的通用變頻器的控制多半為 比恒定控制，它的應(yīng)用比較廣泛，特別是在風(fēng)機(jī)，泵及土木機(jī)械等方面應(yīng)用較多， 比恒定控制的突出優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行電機(jī)的開環(huán)速度控制。采用矢量控制方式的目的，主要是為了提高變頻調(diào)速的動態(tài)性能。恒 轉(zhuǎn) 矩 調(diào) 速 恒 功 率 調(diào) 速()vU()nT?Nn10U21Nf1()ZfHn?2n10 1f2f 50nZfH?2T1nT12nf?交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)16 整個頻率調(diào)速的特性曲線注：圖中曲線 1——在低頻時沒有定子降壓補(bǔ)償?shù)膲侯l曲線和主磁通曲線 圖中曲線 2——在低頻時有定子降壓補(bǔ)償?shù)膲侯l曲線和主磁通曲線比恒定控制存在的主要問題是低速性能差。VfV1NU10ba1Nf1fn01n2 50nZfH?10nT交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)15 補(bǔ)償后的機(jī)械特性曲線 在基頻以上調(diào)速時，頻率可以從額定頻率 向上增高，但是電壓卻不能超出額定Nf電壓 ，由式（210）可知，這將迫使磁通與頻率成反比例降低。此時如果仍以 代替 ，將帶來很大的誤差。I當(dāng)電機(jī)在額定運(yùn)行情況下，電機(jī)定子電阻和漏阻抗的壓降較小， 和 可以看成1UE近似相等，所以保持 =常數(shù)即可。由電機(jī)理論知道，電機(jī)定子的感應(yīng)電勢有效值是： ??則 即 （210）另外，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為: （211）其中 —與電動機(jī)有關(guān)的常數(shù)；TC—轉(zhuǎn)子每相電路功率因數(shù)；2cos?—轉(zhuǎn)子電壓與電流的相位差；—電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。綜合（2s s7）和（28）式可以得出： （29）由式（29）可以看出，對于成品電機(jī)，其極對數(shù) 已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率 的變化不ps大，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速 與電源頻率 成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機(jī)nf的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)調(diào)速的目的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國異步電動機(jī)的使用容量約占拖動總?cè)萘康陌顺梢陨?，因此了解異步電動機(jī)的調(diào)速原理十分重要。電動機(jī)運(yùn)行在Ｋ點(diǎn)時，電磁轉(zhuǎn)矩為臨界轉(zhuǎn)矩 ，它表示了電動機(jī)所有能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)KT矩，此時的轉(zhuǎn)差率叫臨界轉(zhuǎn)差率，用 表示。f 異步電動機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性是指電動機(jī)在運(yùn)行時，其轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即 ，它()nfT?可由（23）所決定的 曲線變換而來。為了方便定量分析定、轉(zhuǎn)子之間的各種數(shù)量關(guān)系，應(yīng)將定子、轉(zhuǎn)子放在一個電路中?？刂齐娐罚翰捎?8051 單片機(jī)和 SPWM 波生成芯片 SA4828，控制電路的主要功能是接受各種設(shè)定信息和指令，根據(jù)這些指令和設(shè)定信息形成驅(qū)動逆變器工作的信號。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用中等容量的電動機(jī)，所以采用三相 380V 電源。：交直交變頻器是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱間接變頻器，交直交變頻器是目前廣泛交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)5應(yīng)用的通用變頻器。因此，本論文通過對變頻器的研究，對于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)理論的應(yīng)用，有著實(shí)際的意義和一定的應(yīng)用價(jià)值。直流調(diào)速系統(tǒng)，由于其良好的調(diào)速性能，很長的時期內(nèi)在調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)首位?，F(xiàn)在以太陽能和風(fēng)力為能源的燃料電池以其低廉的價(jià)格嶄露頭角，有后來居上之勢。我國的變頻器深圳華為電氣(現(xiàn)己經(jīng)改名安圣電氣)、伴靈電氣、成都森蘭、大連普傳科技都是變頻器研究、開發(fā)、生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，擁有雄厚的技術(shù)實(shí)力，相信不久的將來可以取代國外品牌，創(chuàng)建我們自己的國產(chǎn)名牌。它主要包括整流部分、逆變部分、控制部分及保護(hù)部分等?，F(xiàn)在的變頻器功能很多，操作也很方便，其壽命和可靠性也較以前有了很大的進(jìn)步。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了變頻調(diào)速技術(shù)，它一出現(xiàn)就以其優(yōu)異的性能逐步取代其它交流電機(jī)調(diào)速方式，乃至直流電機(jī)調(diào)速，而成為電氣傳動的中樞 [1]。 SA4828 Wave GeneratorfVfV交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)1第 1 章 緒論 變頻調(diào)速技術(shù)簡介變頻調(diào)速技術(shù)是一種以改變交流電動機(jī)的供電頻率來達(dá)到交流電動機(jī)調(diào)速目的的技術(shù)。 （4）第八周至第九周：系統(tǒng)組成與工作原理；主電路與控制電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)(論文)的研究成果歸屬學(xué)校所有。 （7）第十六周：畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 目 錄摘要 ......................................................................IABSTRACT.................................................................II第 1 章 緒論 ..............................................................1 變頻調(diào)速技術(shù)簡介 .................................................1 變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢.............................................2 變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀 .............................................2 變頻器技術(shù)的發(fā)展趨勢 .........................................2 研究的目的與意義 .................................................3 本次設(shè)計(jì)方案簡介...................................................4 變頻器主電路方案的選定 .......................................4 系統(tǒng)原理框圖及各部分簡介 .....................................5 選用電動機(jī)原始參數(shù) ...........................................6第 2 章 交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理及方法 ..................................7 三相異步電機(jī)工作的基本原理........................................7 異步電機(jī)的等效電路 ..........................................7 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 ............................................9 異步電動機(jī)的機(jī)械特性 ........................................9 異步電機(jī)變頻調(diào)速原理 .......................................10 變頻調(diào)速的控制方式及選定.........................................11 壓頻比恒定控制 .............................................11 其它控制方式 ...............................................16第 3 章 變頻器主電路設(shè)計(jì) .................................................18 主電路的工作原理..................................................18 主電路各部分的設(shè)計(jì) ..........................................18 變頻器主電路設(shè)計(jì)的基本工作原理 ..............................20 主電路參數(shù)計(jì)算....................................................22 IGBT 及驅(qū)動模塊介紹 ...............................................22 IGBT 簡介及驅(qū)動要求..........................................22 EXB840 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)............................................24 采用 EXB840 的 IGBT 驅(qū)動電路 ..................................26第 4 章 控制回路設(shè)計(jì) .....................................................27 驅(qū)動電路設(shè)計(jì)......................................................27 SPWM 調(diào)制技術(shù)簡介............................................27 SPWM 波生成芯片特點(diǎn)和引腳功能................................29 SA4828 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理....................................30 保護(hù)電路..........................................................32 過、欠壓保護(hù)電路設(shè)計(jì) ........................................32 過流保護(hù)設(shè)計(jì) ................................................34 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)....................................................34第 5 章 變頻器軟件設(shè)計(jì) ...................................................37 流程圖............................................................37 SA4828 的編程 ................