電壓源型異步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-10-01 09:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 吸收環(huán)節(jié)。顯然 ,計算機(jī)的在線計算給系統(tǒng)的控制帶來了很大 的靈活性。其中的 AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)是整個系統(tǒng)工作的核心，用于產(chǎn)生 SPWM 驅(qū)動信號；由四 MOSFET 管組成的逆變橋是主控電路的主要部分，因為 MOSFET 工作頻率高、驅(qū)動電路簡單、工作損耗低，所以較好地滿足了設(shè)計要求。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 整流 環(huán)節(jié) 逆變電路 濾波環(huán)節(jié) 變壓輸出 判定保護(hù) AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng) 電壓取樣 電壓取樣 輸入接口電路 本科生課程設(shè)計（論文） 4 第 3章 主 要 電路 的 設(shè)計 逆變電路的作用是將直流電壓轉(zhuǎn)換成梯形脈沖波，經(jīng)低通濾波器濾波后，從而使負(fù)載上得到的實際電壓為正弦波。 主電路圖 圖 1 三相電壓型橋式逆 變電路 主電路原理分析 圖 1 是采用 IGBT 作為開光器件的電壓型三相橋式逆變電路，可以看成由三個半橋逆變電路組成。圖 1 的直流側(cè)通常只有一個電容就可以了，但為了分析方便，畫作串聯(lián)的兩個電容器并標(biāo)出假象中點 N′。和單相半橋、全橋逆變電路相同，三相電壓型橋式逆變電路的基本工作方式也是 180176。導(dǎo)電方式，即每個橋臂的導(dǎo)電角度為 180176。，同一相（即同一半橋）上下兩個臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度依次相差 120176。這樣，在任一瞬間，將有三個橋臂同時導(dǎo)通。可能是上面一個臂下面兩個臂，也可能是上面兩個臂下面一個臂同時導(dǎo)通。 因為每次換流都 本科生課程設(shè)計（論文） 5 是在同一相上下兩個橋臂之間進(jìn)行，因此也被稱為縱向換流 。 工作波形分析和繪制 對于 U 相輸出來說，當(dāng)橋臂 1 導(dǎo)通時， 239。 dUN Uu ? ，當(dāng)橋臂 4 導(dǎo)通時，239。 dUN Uu ?? 。因此， 39。UNu 的波形是幅值為 2dU 的矩形波。 V、 W 兩相的情況和U 相相似， 39。VNu 、 39。WNu 的波形形狀和 39。UNu 相同，只是相位依次相差 120176。 39。UNu 、 39。VNu 、39。WNu 的波形如圖 2a、 b、 c 所示。 圖 2 三相電壓型橋式逆變電路的工作波形 負(fù)載線電壓 UVu 、 VWu 、 WUu 可由下式求出 ???????????39。39。39。39。39。39。UNWNWUWNVNVWVNUNUVuuuuuuuuu??1???????????39。39。39。39。39。39。UNWNWUWNVNVWVNUNUVuuuuuuuuu 本科生課程設(shè)計（論文） 6 圖 2 是依照上式畫出的 UVu 波形。 設(shè)負(fù)載中點 N 與直流電源假象點 N′之間的電壓為 39。NNu ，則負(fù)載各相的相電壓分別為 把上式各式相加并整理可求得 設(shè)負(fù)載為三相對稱負(fù)載，則有 0??? WNVNUN uuu ，于是 所以1NNu也是矩形波，如圖 2e 所示，其頻率為1UNu的 3 倍，幅值為其 3/1 ，即 6/dU 。 圖 2f 給出了利用式（ 2）和式（ 4）繪出的 UNu 的波形， VNu 、 WNu 的波形形狀和 UNu 相同，僅相位依次相差 120176。 三相逆變輸出的電壓與電流分析類似，負(fù)載參數(shù)已知，以 U 相為例，負(fù)載的阻抗角 ? 不一樣， Ui 的波形形狀和相位都有所不同，圖 2g 給出的 事阻感負(fù)載下 時 Ui 的波形。橋臂 1 中的 1V 從通態(tài)轉(zhuǎn)換到斷態(tài)時，因負(fù)載電感中電流 不能突變，小橋 4 中的 4VD 先導(dǎo)通續(xù)流，待負(fù)載電流降為零，橋臂 4 中電流反相時， 4V 才開始導(dǎo)通。負(fù)載阻抗角 ? 越大， 4VD 導(dǎo)通時間越長。在1NNu 0?時，0?Ui 時為 1VD 導(dǎo)通， 0?Ui 時為 1V 導(dǎo)通；在 01 ?NNu 時， 0?Ui 時 4VD 導(dǎo)通， 0?Ui時為 4V 導(dǎo)通。 vi 、 wi 的波形與 Ui 形狀相同，相位一次相差 0120 。將三個橋臂電流相加可得到直流側(cè)電流 di 。把橋臂 5 的電流加起來，就可得到直流側(cè)電流 di 的波形，如圖 2h 所示?？梢钥闯?，每隔 60176。脈動一次，而直流側(cè)電壓是基本無脈動的，因此逆變器從交流側(cè)向直流側(cè) 傳送的功率是脈動的，且脈動的情況和 di 脈動情況)(31)(31 1111 WNVNUNWNVNUNNN uuuuuuu ????????4??3??2???????????39。39。39。39。39。39。NNWNWNNNVNVNNNUNUNuuuuuuuuu3??? 本科生課程設(shè)計（論文） 7 大體相同。這也是電壓型逆變電路的一個特點。 參數(shù)計算 下面對三相橋式逆變電路的輸出電壓進(jìn)行定量分析。把輸出線電壓 展開成傅里葉級數(shù)得： 23 1 1 1( s i n s i n 5 s i n 7 s i n 1 1 . . . . . . )5 7 1 1dUV Uu t t t t? ? ? ??? ? ? ? 23 1s i n ( 1 ) s i nkdnU t n tn??? ??? ? ?????? 式中， 61nk??， k 為自然數(shù)。 輸出線電壓有效值 UVU 為 2201 2UV UV dU u d t U?????? 基波幅值 1UVmU 和基波有效值 1UVU 分別為 1 23 1 .1dU V m dUUU???； 11 6 0 . 7 82U V mU V d dUU U U?? ? ? 接 下來，我們再對負(fù)載相電壓 UNu 進(jìn)行分析。把 UNu 展開成傅里葉級數(shù)得 2 1 1 1( s in s in 5 s in 7 s in 1 1 . . . . . . )5 7 1 1dUN Uu t t t t? ? ? ??? ? ? ? ? 2 1= si n si nndnU
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