【正文】 制，可使電網(wǎng)側(cè)的輸入電流接近正弦波，并且功率因數(shù)達(dá)到 1，可望徹底解決對(duì)電網(wǎng)的污染問(wèn)題。時(shí)的噪聲可降低 15—— 20dB。改變供電電源頻率也稱變頻調(diào)速，這種方法能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，并且能適用于各種異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速需要，特別指出的是能適用我國(guó)現(xiàn)在普遍應(yīng)用的鼠籠式三相交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速需要。變頻調(diào)速技術(shù)己成為節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施。在冶金、交通、機(jī)械、電子、石油化工 、紡織、制藥、造紙、家用電器、電力牽引等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。然而對(duì)這些傳動(dòng)系統(tǒng)可利用 的控制靈活性是非常有限的，而且它們的應(yīng)用主要局限在風(fēng)機(jī)、泵和壓風(fēng)機(jī)等應(yīng)用方面，其速度只需要粗略調(diào)節(jié)而對(duì)暫態(tài)響應(yīng)和低速特性沒(méi)有嚴(yán)格要求。 關(guān)鍵詞 ： 交流調(diào)速 變頻調(diào)速 IGBT SPWM MA818 2 Abstract Recently several years, along with the new electric power electronic device unceasing emergence and the puter technology rapid development, the high performance exchange electrically operated adaptable frequency modulation fast system obtained the widespread application, his remarkable energy conservation effect and the nimble movement way, have made the profound impression to the people First, the basic technique of speed control by frequency variation is introduced briefly , and then the development and application in our country is summarized and we should do in future。 經(jīng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)及仿真波形分析，表明該系統(tǒng)滿足預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。一般來(lái)說(shuō)，交流傳動(dòng)與相當(dāng)?shù)闹绷鱾鲃?dòng)相比通常有價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì)，而且具有較少維護(hù)、較小的電機(jī)尺寸和更高的可靠性。它以其優(yōu)異的調(diào)速和起、制動(dòng)性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式，成為現(xiàn)代調(diào)速傳動(dòng)的主流。在石油、石化、機(jī)械、冶金等行業(yè)都得到了大量使用和整套裝置系統(tǒng)使用，取得了節(jié)能、增產(chǎn)的顯著效果。因此通過(guò)連續(xù)改變定子電壓供電頻率 f 就能平滑、無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種調(diào)速方法稱為變頻調(diào)速。而控制電源用的開(kāi)關(guān)電源將推崇半諧振方式，這種開(kāi)關(guān)控制方式在 30～ 50MHZ。已經(jīng)不限于逆變技術(shù)，也覆蓋了整流技術(shù)。它是以三相對(duì)稱正弦波電壓供電時(shí)交流電機(jī)的理想磁鏈為基準(zhǔn)，用逆變器不同開(kāi)關(guān)模式所產(chǎn)生的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼?lái)追蹤基準(zhǔn)磁鏈圓，由追蹤的結(jié)果決定出逆變器的開(kāi)關(guān)模式，以形成 PWM 波。目前，在模塊額定電流 10600A 范圍內(nèi)的變頻器均有采用 IPM 的趨勢(shì)。 交 交變頻電路有一個(gè)變換環(huán)節(jié)就可以把恒壓恒頻 (CVCF)的交流電源變換成 VVVF 電源，常用的交 交變頻電路輸出的每一相都是一個(gè)兩相功率器件整流裝置可逆線路。當(dāng)中間環(huán)節(jié)采用大電容濾波時(shí)，直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一種阻抗為零的恒壓源，輸出電壓是矩形波或階梯波；當(dāng)中間環(huán)節(jié)采用大電感濾波時(shí)，直流電壓波形比較平直，對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)是一個(gè)恒流源，輸出電壓也是矩形波或階梯波?？煽卣鞯膬?yōu)點(diǎn)是可以控制直流電壓輸出的大小，可以實(shí)現(xiàn)變壓；其缺點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)的干擾大，而且整流得到的直流電壓諧波大，輸入功率因數(shù)低 。 目前 ,人們常常使用專用的芯片如 TL49 SG3525 等來(lái)產(chǎn)生 PWM(脈沖寬度調(diào)制 ) 波形 ,并由其通過(guò)反饋信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) PWM 波形的寬度的調(diào)節(jié) ,從而獲得穩(wěn)定的輸出。該芯片與 SL E4520 相似 ,是一種通用的可編程微機(jī)控制外圍芯片 , 雖然它必須和微處理器配合使用 ,但微機(jī)的介入程度很低 ,它本身的功能比 TL494， SG3525等 要強(qiáng)大的多 , 用于控制 IGBT 更是得心應(yīng)手 ,其輸出波形為純正弦波。其結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。 (3― 3) 17 D12200uFCrD4D2 D3D5 D6DSD7D10TcD13C1C4D16RYBT1T4T2T5D8D11D14C2D17T3T6D9D12D15C3D18C5 C6RaRbRcR1R4R2R5R3R6MS1 圖 3 系統(tǒng)主電路 整流管 D1~D6 組成三相整流橋，對(duì)三相交流電進(jìn)行全波整流。所以，應(yīng)給一個(gè)放電通路，使這部分再生電流消耗在電阻 Rc 上。當(dāng)逆變開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)， Vce 迅速升高，Ic 迅速降低，過(guò)高增長(zhǎng)率的電壓對(duì)逆變開(kāi)關(guān)管 造成危害，所以通過(guò)在逆變開(kāi)關(guān)管兩端并聯(lián)電容 (C1~C6)來(lái)減小電壓增長(zhǎng)率；當(dāng)逆變開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)， Vce 迅速降低，而 Ic 則迅速升高，并聯(lián)在逆變開(kāi)關(guān)管兩端的電容（ C1~C6）由于電壓降低，將通過(guò)逆變開(kāi)關(guān)管放電，這將加速電流 Ic 的增長(zhǎng)率，造成逆變開(kāi)關(guān)管的損壞。 系統(tǒng)主電路 參數(shù)設(shè)計(jì)與選擇 由圖 4 可知，主電路由整流電路和 IGBT 逆變電路構(gòu)成，它是本系統(tǒng)的功率驅(qū)動(dòng)單元，由不可控整流環(huán)節(jié)、中間直流環(huán)節(jié)、和逆變環(huán)節(jié)構(gòu)成。 逆變器功率器件 IGBT 選擇 IGBT 是場(chǎng)控大功率器件，具有自關(guān)斷能力，開(kāi)關(guān)速度高，所以，使用 IGBT可使逆變器結(jié)構(gòu)小巧。 22 第四章 系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 控制電路和保護(hù)電路是 整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，主要是 逆變器的控制電路設(shè)計(jì)（主要是 SPWM 的產(chǎn)生控制和 IGBT 驅(qū)動(dòng)控制） 。 SPWM 的生成原理如圖 5 所示 圖 5 SPWM 生成原理 仍采用傳統(tǒng)的三角波和正弦波疊加原理，且采用雙極性規(guī)則采樣法 II，由于每個(gè)周期的采樣時(shí)刻都是固定的（圖中 E 點(diǎn)），根據(jù)脈沖電壓對(duì)三角載波的對(duì)稱性，假設(shè) A 相電壓瞬時(shí)電壓表達(dá)示為 Ua = Sin(w1 t)。脈沖刪除電路能保證使最小輸出脈沖大于器件的開(kāi)關(guān)時(shí)間 , 25 而將更窄的脈沖刪除掉。 768 個(gè)采樣值從 0176。的調(diào)制波形。 80C51核心處理單元； 26 可編程看門狗定時(shí)器（ WDT）； 在本設(shè)計(jì)中，采用的是富士公司 EXB841 的 IGBT 專用驅(qū)動(dòng)集成電路。所以 A/D 轉(zhuǎn)換在電動(dòng)機(jī)控制中常常是不可缺少的。 OE端的電平由低變高，則打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 第五章 軟件設(shè)計(jì) 數(shù)字 PID 控制 PID 控制原理 系統(tǒng)偏差一般定義為系統(tǒng)給定量與輸出反饋量之差，將偏差的比例（ P）、積分（ I）、微分（ D）通過(guò)線性組合構(gòu)成控制器的調(diào)節(jié)器，是控制系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)器。 31 （ a） 程序框圖 (b) RAM 分配圖 程序如下： PID1: MOV R0， 52H MOV R1， 49H LCALL FSUB ；計(jì)算 ke MOV R1， 46H ；存入 46H~48H LCALL FSTR MOV R1， 4CH MOV R2， 06H LCALL LPDM MOV R0， 46H ；取 A 值，存入 4CH~4EH MOV R1， 4CH LCALL FMUL ；計(jì)算 A ke MOV R1， 4CH ；存入 4CH~4EH LCALL FSTR MOV R1， 4FH MOV R2， 09H LCALL LPDM ；取 B 值，存入 4FH~51H MOV R0， 43H 32 MOV R1， 4FH LCALL FMUL ；計(jì)算 B 1?ke MOV R1， 4FH LCALL FSTR 存入 4FH~51H MOV R0， 4CH MOV R1， 4FH LCALL FADD MOV R1， 4CH ；存入 4CH~4EH LCALL FSTR MOV R1， 4FH MOV R2， 0CH LCALL LPDM ；取 C 值，存入 4FH~51H MOV R0， 40H MOV R1， 4FH LCALL FMUL ；計(jì)算 C 2?ke MOV R1， 4FH LCALL FSTR ；存入 4FH~51H MOV R1， 4FH MOV R0， 4CH LCALL FADD ；計(jì)算 ku? MOV R1， 4CH LCALL FSTR ；存入 4CH~4EH MOV 40H， 43H ；更新 2?ke MOV 41H， 44H MOV 42H， 45H MOV 43H， 46H ；更新 1?ke MOV 44H， 47H MOV 45H， 48H MOV A， 4CH MOV C， ；取 ku? 數(shù)符號(hào) MOV F0,C ；存入 F0 JB ， PIDJ12 ；取 ku? 階數(shù) 符號(hào)，為負(fù)，轉(zhuǎn)向 PIDJ12 ANL A,3FH ；否則為正。 在本設(shè)計(jì)中采用的是移動(dòng)平均濾波法，此法事將采樣后的數(shù)據(jù)安采樣時(shí)刻的先后順序存放到 RAM 中，在每次計(jì)算前先順序 移動(dòng)數(shù)據(jù)，將隊(duì)列前的最先采樣 34 的數(shù)據(jù)移出，然后將最新采樣的數(shù)據(jù)補(bǔ)充到隊(duì)列尾部，以保證數(shù)據(jù)緩沖區(qū)里總是有 n 個(gè)數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)仍按采樣的先后順序排列。數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)減 1 MOV A， R5 MOV R1， A SMFM1： MOV A， R7 MOV R3， A MOV A， R4 MOV R0， A CLR C SMFM2： MOV A， R1 MOV A， R0 ；累加 MOV R0， A ；存累加結(jié)果 INC R0 INC R1 DJNZ R3， SMFM2 MOV A， R0 ADDC A， 00H ；加進(jìn)位 MOV R0， A ；保存 DJNZ R2， SMFM1 ；所有數(shù)據(jù)沒(méi)加