電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-27 07:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 產(chǎn)生功率 SPWM 波，再經(jīng)過(guò)濾波以后就得到要求的正弦波。由于濾波器造成的信號(hào)損失、市電的波動(dòng)等因素的影響，輸出的正弦電壓值可能會(huì)偏離期望值，所以要從逆變器輸出端進(jìn)行電流和電壓取樣，取樣值經(jīng)整流濾波后,通過(guò)光電耦合回路及 A/ D 轉(zhuǎn)換反饋至單片機(jī)，CPU 再與設(shè)定的電壓、電流值進(jìn)行比較。如果發(fā)生過(guò)流現(xiàn)象，則立即采取相應(yīng)的保護(hù)措施、停止脈沖輸出；如果偏離電壓期望值，則相應(yīng)改變 SPWM 波的寬度以穩(wěn)定輸出，中的變壓輸出部分是一個(gè)副原線圈匝數(shù)比很高的升壓變壓器，在這個(gè)變壓器的作用下將電壓升至期望值。出于簡(jiǎn)化的考慮在圖中沒(méi)有給出能量緩沖吸收環(huán)節(jié)。顯然,計(jì)算機(jī)的在線計(jì)算給系統(tǒng)的控制帶來(lái)了很大的靈活性。其中的 AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)工作的核心，用于產(chǎn)生 SPWM 驅(qū)動(dòng)信號(hào)；由四 MOSFET 管組成的逆變橋是主控電路的主要部分，因?yàn)?MOSFET 工作頻率高、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、工作損耗低，所以較好地滿足了設(shè)計(jì)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(jì)（論文）3第 3 章 主要電路的設(shè)計(jì)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(shí)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(kāi)光器件的電壓型三相橋式逆變電路，可以看成由三個(gè)半橋逆變電路組成。圖 1 的直流側(cè)通常只有一個(gè)電容就可以了，但為了分析方便，畫作串聯(lián)的兩個(gè)電容器并標(biāo)出假象中點(diǎn) 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(gè)橋臂的導(dǎo)電角度為 180176。，同一相（即同一半橋）上下兩個(gè)臂交替導(dǎo)電，各相開(kāi)始導(dǎo)電的角度依次相差 120176。這樣，在任一瞬間，將有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通。可能是上面一個(gè)臂下面兩個(gè)臂，也可能是上面兩個(gè)臂下面一個(gè)臂同時(shí)導(dǎo)通。因?yàn)槊看螕Q本科生課程設(shè)計(jì)（論文）4流都是在同一相上下兩個(gè)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(duì)于 U 相輸出來(lái)說(shuō)，當(dāng)橋臂 1 導(dǎo)通時(shí)， ，當(dāng)橋臂 4 導(dǎo)通時(shí)，239。dUNu?。因此， 的波形是幅值為 的矩形波。V 、W 兩相的情況和239。dUNu??39。NudU 相相似， 、 的波形形狀和 相同，只是相位依次相差 120176。 、39。VN39。W39。UNu 39。UNu、 的波形如圖 2a、b、c 所示。39。V39。 ??????39。39。39。39。39。39。UNWUVuu本科生課程設(shè)計(jì)（論文）5 圖 2 三相電壓型橋式逆變電路的工作波形負(fù)載線電壓 、 、 可由下式求出UVuWUu 圖 2 是依 照上式畫出的 波形。UVu設(shè)負(fù)載中點(diǎn) N 與直流電源假象點(diǎn) N′之間的電壓為 ，則負(fù)載各相的相電39。N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(duì)稱負(fù)載，則有 ，于是0??WNVUNu 所以 也是矩形波，如圖 2e 所示，其頻率為 的 3 倍，幅值為其 ，1Nu 1UNu3/1即 。6/dU圖 2f 給出了利用式（2）和式（4）繪出的 的波形， 、 的波形形VWNu狀和 相同，僅相位依次相差 120176。Nu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， 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 ?Ui時(shí) 的波形。橋臂 1 中的 從通態(tài)轉(zhuǎn)換到斷態(tài)時(shí)，因負(fù)載電感中電流i 1V不能突變，小橋 4 中的 先導(dǎo)通續(xù)流，待負(fù)載電流降為零，橋臂 4 中電流4D反相時(shí)， 才開(kāi)始導(dǎo)通。負(fù)載阻抗角 越大， 導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)。在 時(shí)，4V?4D1Nu0?時(shí)為 導(dǎo)通， 時(shí)為 導(dǎo)通；在 時(shí)， 時(shí) 導(dǎo)通，0?Ui10?Ui101?Nu?Ui4VD)(31)(3111 WNVUN uuu?? ??4??3??1??????39。39。39。39。39。39。UNWUVuu ??2??????39。39。39。39。39。39。NWNVUuu3?本科生課程設(shè)計(jì)（論文）6時(shí)為 導(dǎo)通。0?Ui4V、 的波形與 形狀相同，相位一次相差 。將三個(gè)橋臂電流相加可得vwiUi 012到直流側(cè)電流 。把橋臂 5 的電流加起來(lái)，就可得到直流側(cè)電流 的波形，d di如圖 2h 所示?？梢钥闯?，每隔 60176。脈動(dòng)一次，而直流側(cè)電壓是基本無(wú)脈動(dòng)的，因此逆變器從交流側(cè)向直流側(cè)傳送的功率是脈動(dòng)的，且脈動(dòng)的情況和 脈動(dòng)情況di大體相同。這也是電壓型逆變電路的一個(gè)特點(diǎn)。 參數(shù)計(jì)算下面對(duì)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(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)得： 2311(sini5sin7si.)dUVutttt??????i()ikdntt????????式中， ， 為自然數(shù)。61nk?? 輸出線電壓有效值 dudtU????基波幅值 和基波有效值 分別為1Vm1UV；?? ?接下來(lái)，我們?cè)賹?duì)負(fù)載相電壓 進(jìn)行分析。把 展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)得UNuUNu211(sini5sin7si.)dUNutttt????????5??6??8??97本科生課程設(shè)計(jì)（論文）721=sinsindUtt????（ ）式中， ，k 為自然數(shù)。6??負(fù)載相電壓有效值 為UN ???? 基波幅值 和基波有效值 分別為1m1UN；??在上述 導(dǎo)電方式逆變器中，我們采用“先斷后通”的方法來(lái)防止同一相08上下兩橋臂的開(kāi)關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通而引起直流
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