【正文】 如:進(jìn)一步完善變頻器的控制功能和保護(hù)功能，提高整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，采用IPM智能功率模塊等。在SIMULINK環(huán)境下用電力系統(tǒng)模塊庫的模塊，可以方便地進(jìn)行RLC電路、電力電子電路、電機(jī)控制系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的仿真。如果對(duì)精度要求較高，上式的分子和分母可以舍掉最低字節(jié)來簡化計(jì)算，這樣就成為雙字節(jié)除法運(yùn)算。③最小刪除脈寬設(shè)定字最小刪除脈寬等于實(shí)際最小刪除脈寬加上延遲時(shí)間，所。s，系統(tǒng)采用高效波形，不使用看門狗功能。 控制寄存器編程時(shí)R0—R5各寄存器內(nèi)容76543210R0PFS7PFS6PFS5PFS4PFS3PFS2PFS1PFS0R1PFS15PFS14PFS13PFS12PFS11PFS10PFS9PFS8R2RSTWTE/RR3Ramp7Ramp6Ramp5Ramp4Ramp3Ramp2Ramp1Ramp0R4Bamp7Bamp6Bamp5Bamp4Bamp3Bamp2Bamp1Bamp0R5Yamp7Yamp6Yamp5Yamp4Yamp3Yamp2Yamp1Yamp0（1）調(diào)制波頻率選擇調(diào)制波頻率選擇由PFS0～PFS15這16位組成，通過下式求得: （56）式中，值的二進(jìn)制數(shù)即為調(diào)制波頻率選擇字。它等于實(shí)際輸出的最小脈寬加上延遲時(shí)間，即：=實(shí)際輸出的最小脈寬+[18]。 程序設(shè)計(jì)流程圖 SA4828的編程 初始化寄存器編程初始化是用來設(shè)定與電動(dòng)機(jī)有關(guān)的參數(shù)。在此傳感器的輸出端串電阻R，則R上的壓降反應(yīng)了被測的電流。另一種是瞬時(shí)停電或瞬時(shí)電壓降低。 過、欠壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)過壓、欠壓保護(hù)是針對(duì)電源異常、主回路電壓超過或低于一定數(shù)值時(shí)考慮的。MUX ：總線選擇端。而載波頻率的提高，受到逆變開關(guān)管最高工作頻率的限制。 SPWM調(diào)制技術(shù)簡介脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)是利用全控型電力電子器件的導(dǎo)通和關(guān)斷把直流電壓變成一定形狀的電壓脈沖序列，實(shí)現(xiàn)變壓、變頻控制并消除諧波的技術(shù)。對(duì)600VIGBT器件，柵極電阻可據(jù)下式確定：=(I～10)625/式中，為IGBT的額定電流值. 柵極電阻的下限取系數(shù)為1，限取系數(shù)為10。在有短路保護(hù)的場合，不希望器件工作于過飽和狀態(tài)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)電壓小一些，可減小短路電流，對(duì)短路保護(hù)有好處。因此，兼具M(jìn)OSFET和BJT優(yōu)點(diǎn)的新型復(fù)合器件IGBT應(yīng)運(yùn)而生，IGBT具有耐壓高、電流大、開關(guān)頻率高、導(dǎo)通電阻小、控制功率小等優(yōu)點(diǎn)。 單相逆變器原理圖（2）三相逆變電路。電阻，電容，二極管組成緩沖電路，來保護(hù)逆變管。，這也是變頻器常用的格式[4]。因此在調(diào)速過程中，、的變化規(guī)律常常是關(guān)注的重點(diǎn)。 電動(dòng)機(jī)的T形等效電路圖：——?jiǎng)?lì)磁電阻，是表征異步電動(dòng)機(jī)鐵心損耗的等效電阻；——?jiǎng)?lì)磁電抗，是表征鐵心磁化能力的一個(gè)參數(shù)；——?jiǎng)?lì)磁電流；——機(jī)械負(fù)載的等效電阻，在=,在上消耗的功率就相當(dāng)于異步電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率；等參數(shù)——經(jīng)過折算后的轉(zhuǎn)子參數(shù)。逆變電路：逆變部分將直流電逆變成我們需要的交流電。由于中間不經(jīng)過直流環(huán)節(jié)，不需換流，故效率很高。21世紀(jì)的電力拖動(dòng)裝置應(yīng)著重考慮：節(jié)能，變頻器能量轉(zhuǎn)換過程的低公害，使變頻器在使用過程中的噪聲、電源諧波對(duì)電網(wǎng)的污染等問題減少到最小程度。 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的題目屬于間接變頻調(diào)速技術(shù)。由于直流機(jī)調(diào)速容易實(shí)現(xiàn)，性能好，因此過去生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速多用直流電動(dòng)機(jī)。這個(gè)時(shí)期的變頻裝置，多為分立元件，它體積大、造價(jià)高，大多是為特定的控制對(duì)象而研制的，容量普遍偏小，控制方式也很不完善，調(diào)速后電動(dòng)機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)性能還有待提高，特別是低速的性能不理想，因此僅用于紡織、磨床等特定場合。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。建立在電機(jī)統(tǒng)一理論和機(jī)電一體化理論基礎(chǔ)上的各種先進(jìn)控制方案，通過快速檢測電流實(shí)現(xiàn)PWM控制的變頻技術(shù)，通過直接控制轉(zhuǎn)矩來快速控制轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速自調(diào)整技術(shù)，以及具有很強(qiáng)抗干擾能力的變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)等等，都極大地豐富了電機(jī)調(diào)速領(lǐng)域的內(nèi)容。 系統(tǒng)原理框圖及各部分簡介本文設(shè)計(jì)的交直交變頻器由以下幾部分組成。、轉(zhuǎn)子圖：——定子的相電壓；——定子的相電流； ——定子每相繞組的電阻和漏抗；、分別是轉(zhuǎn)子電路產(chǎn)生的電動(dòng)勢、電流、漏電抗；——每相定子繞組反電動(dòng)勢，它是定子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生的。對(duì)應(yīng)這一點(diǎn)的轉(zhuǎn)速＝0（ｓ＝1），電磁轉(zhuǎn)矩稱起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)是帶負(fù)載的能力一般用起動(dòng)倍數(shù)來表示，即。電機(jī)磁場轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用表示： （27）式中：為三相交流電源頻率，一般是50Hz；為磁極對(duì)數(shù)。因此維修時(shí)，要等指示燈熄滅后進(jìn)行。 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。上述分析說明，通過6個(gè)開關(guān)的交替工作可以得到一個(gè)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)。為防止柵極過壓，可采用穩(wěn)壓管作保護(hù)。(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(dòng)電路需要提供動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電流。其中ERA3410是快速恢復(fù)二極管。脈寬調(diào)制指的是通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要的波形(含形狀和幅值)。 SPWM波生成芯片特點(diǎn)和引腳功能全數(shù)字控制，兼容Intel等多系列單片機(jī)，輸入調(diào)制波頻率范圍0～4kHz，16位調(diào)速分辯率，載波頻率最高可達(dá)24kHz，內(nèi)部ROM 固化3種可選波形，最小脈寬和延時(shí)時(shí)間可調(diào)，可單獨(dú)調(diào)整各相輸出以適應(yīng)不平衡負(fù)載，具備看門狗定時(shí)器功能等。以上引腳都是標(biāo)準(zhǔn)TTL輸出，每一個(gè)輸出都有12mA的驅(qū)動(dòng)能力，可以直接驅(qū)動(dòng)光耦。 過電壓保護(hù)電路它直接對(duì)直流側(cè)電壓進(jìn)行檢測。動(dòng)作值整定為輸入電壓的85%。 單片機(jī)系統(tǒng)圖因8051的復(fù)用總線結(jié)構(gòu)，SA4828的MUX引腳應(yīng)該接高電平或懸空不接。調(diào)制波頻率決定了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此應(yīng)先根據(jù)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍，計(jì)算調(diào)制波頻率范圍。(7)看門狗時(shí)間常數(shù)設(shè)定。（5）計(jì)數(shù)器復(fù)位控制 計(jì)數(shù)器復(fù)位。在T0每次中斷時(shí)，給一個(gè)指示器加1，加1的結(jié)果存入RAM某個(gè)單元中，所以，本程序要用兩個(gè)中斷，程序如下：ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP WZDORG 000BHLJMP JA1START ：… SETB IT0 　 ；脈沖下降沿觸發(fā)外中斷MOV TMOD,10H ；T0工作在定時(shí)。調(diào)制波幅值控制字計(jì)算可由（57）式得： =這是2個(gè)單字節(jié)數(shù)相乘，再除以一個(gè)單字節(jié)的數(shù)，其結(jié)果是一個(gè)單字節(jié)數(shù)。MATLAB比較易學(xué)，它只有一種數(shù)據(jù)類型（即64位雙精度二進(jìn)制），一種標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出語句，它用解釋方式工作，不需要編譯。 (4)主回路采用交—直—交電壓型結(jié)構(gòu)，非常適用于中、小容量的交流調(diào)速系統(tǒng)。感謝在百忙之中評(píng)閱論文及參加答辯的專家和評(píng)委。其中系統(tǒng)交直交仿真圖如下：圖61 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖三相交流經(jīng)全橋整流濾波后電壓波形趨于平穩(wěn)，其波形如下：圖62 整流濾波電壓波形整流后波形已基本趨于平滑直流，經(jīng)三相電壓型逆變電路逆變后Uab相電壓波形類似正弦的pwm波，其波形如下：圖63 逆變Uab線電壓波形經(jīng)LCL濾波后波形為正弦波，其波形如下：圖64 濾波后Uab線電壓波形將整流逆變后三相電壓驅(qū)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速波形如下：圖65 三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速波形其電磁轉(zhuǎn)矩Te波形如下:圖66 電機(jī)Te波形圖67 電機(jī)轉(zhuǎn)子電流波形圖68 電機(jī)定子電流波形結(jié)論本文以SPWM方法為理論基礎(chǔ)，以8051,SA4828為核心器件，在分別討論了它們的原理和特點(diǎn)后，設(shè)計(jì)了一種電壓型交直交變頻器，本設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn): (1)選用的變頻調(diào)速控制方式是比恒定控制，從而實(shí)現(xiàn)了恒磁通變頻調(diào)速即恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 早期的MATLAB主要用于解決科學(xué)和工程的復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算問題。調(diào)制波頻率字計(jì)算可由（56）式得：===1074 式中和的點(diǎn)位相同，因此，是無因次量?？赡軙?huì)出現(xiàn)周期大于16位的T0所能定時(shí)的最長時(shí)間。輸出禁止位。： 波形選擇對(duì)應(yīng)波形WS1WS2波形00純正弦波01增強(qiáng)型10高效型(6)幅值控制。(2)調(diào)制波頻率范圍設(shè)定。[15]。當(dāng)取樣電壓低于設(shè)定值時(shí)(欠壓情況下)，比較器輸出低電平，光耦器件導(dǎo)通，輸出低電平保護(hù)信號(hào)。因此有必要對(duì)系統(tǒng)的電壓進(jìn)行保護(hù)。（2）輸出類管腳說明RPHB、YPHB、BPHB：這些引腳通過驅(qū)動(dòng)電路控制逆變橋的R、Y、B相的下臂開關(guān)管。在本設(shè)計(jì)中選用SA4828。若采用等脈寬PWM調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)變頻與變壓，由于輸出矩形波中含有較嚴(yán)重的高次諧波，會(huì)危害電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。EXB840引腳定義如下:引腳1用于連接反偏置電源的濾波電容,引腳2和9分別是電源和地,引腳3為驅(qū)動(dòng)輸出,引腳4用于連接外部電容器,防止過流保護(hù)誤動(dòng)作(一般場合不需要這個(gè)電容),引腳5為過流保護(hù)輸出,引腳6為集電極電壓監(jiān)視端,引腳14和15為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端,其余引腳不用。一般柵極反向電壓取為(5～0)V。(3)隨著柵極串聯(lián)電阻增加，將使IGBT的開通和關(guān)斷時(shí)間增加，從而使IGBT開關(guān)損耗增加；而減小，則又將使增大，從而使IGBT在開關(guān)過程中產(chǎn)生較大的電壓或電流尖峰，降低IGBT運(yùn)行的安全性和可靠性。②各相的開關(guān)順序以各相的“首端”為準(zhǔn)，互差電角度。這種緩沖電路的缺點(diǎn)是增加了損耗，所以適用于中小功率變頻器。電源指示燈HL除了指示電源通電外，還作為濾波電容放電通路和指示。交流調(diào)速是通過改變電定子繞組的供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的的，但定子繞組上接入三相交流電時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。，在這點(diǎn)上，電動(dòng)機(jī)以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行（=0），其電磁轉(zhuǎn)矩T=0。2交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理 三相異步電機(jī)工作的基本原理 異步電機(jī)的等效電路異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子能量是通過電磁感應(yīng)而得來的。與之相比，電流型變頻器施加于負(fù)載上的電流值穩(wěn)定不變，其特性類似于電流源，它主要應(yīng)用在大容量的電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)以及大容量風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能調(diào)速中。各種性能優(yōu)越的新型電力半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)，如既能控制導(dǎo)通又能控制關(guān)斷的門極可關(guān)斷晶閘管GTO；具有良好功率轉(zhuǎn)換效率和適于在高頻大功率情況下工作的MOSFET；既有MOS管柵極驅(qū)動(dòng)電壓功率小和驅(qū)動(dòng)線路簡單，又有雙極性功率晶體管導(dǎo)通飽和壓降小優(yōu)點(diǎn)的絕緣柵雙極性大功率管IGBT；以及內(nèi)部既有大功率開關(guān)器件，又有各種驅(qū)動(dòng)電路和過壓、過流等保護(hù)電路的智能型功率模塊IPM等器件的應(yīng)用，不僅使交流調(diào)速系統(tǒng)控制裝置體積小，效率高，而且還更容易實(shí)現(xiàn)各種功能復(fù)雜但在結(jié)構(gòu)上簡單的控制方案，更加充實(shí)和推動(dòng)了變頻器理論的進(jìn)一步發(fā)展。中小容量的變頻器85%為日本產(chǎn)品和臺(tái)灣產(chǎn)品所占領(lǐng)，如富士(FUJI),三墾( SAMCO )、東芝(TOSHIBA)、松下(PANASONIC)、三菱( MITSUBISHI)、安川以及臺(tái)灣的臺(tái)達(dá)。但如何得到一個(gè)單獨(dú)向異步電動(dòng)機(jī)供電的經(jīng)濟(jì)可靠的變頻電源，一直是交流變頻調(diào)速的主要課題。因此人們希望，讓簡單可靠廉價(jià)的籠式交流電機(jī)也像直流電動(dòng)機(jī)那樣調(diào)速。逆變環(huán)節(jié)為三相SPWM逆變方式。這些發(fā)電設(shè)備的最大特點(diǎn)是容量小而分散，將來的變頻器就要適應(yīng)這樣的新能源，既要高效，又要低耗。但這種控制方式?jīng)Q定了最高輸出頻率只能達(dá)到電源頻率的1/3～1/2,所以不能高速運(yùn)行。電流電壓檢測：一般在中間直流端采集信號(hào)，作為過壓，欠壓，過流保護(hù)信號(hào)。（2）電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式 = （23）式中 ——轉(zhuǎn)矩常數(shù)；　　　——主磁通。變頻后的機(jī)械特性將會(huì)在下一小節(jié)中介紹。整流后的電壓為==380V=513V。當(dāng)逆變管關(guān)斷時(shí)，迅速上升，迅速降低，過高增長的電壓對(duì)逆變管造成危害，所以通過在逆變管兩端并聯(lián)電容（）來減小電壓增長率。當(dāng)、閉合時(shí)，為正；、閉合時(shí)，為負(fù)。由于IGBT在設(shè)備中所占成本比例較高，所以掌握好IGBT的特性和正確的使用方法，盡量減少IGBT模塊的損壞以降低開發(fā)成本和提高整機(jī)可靠性，、工作原理、主要參數(shù)、特性等在電力電子書本里已經(jīng)有詳