電壓源型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)設計(編輯修改稿)
2025-07-27 07:53 本頁面
【文章內容簡介】 產(chǎn)生功率 SPWM 波，再經(jīng)過濾波以后就得到要求的正弦波。由于濾波器造成的信號損失、市電的波動等因素的影響，輸出的正弦電壓值可能會偏離期望值，所以要從逆變器輸出端進行電流和電壓取樣，取樣值經(jīng)整流濾波后,通過光電耦合回路及 A/ D 轉換反饋至單片機，CPU 再與設定的電壓、電流值進行比較。如果發(fā)生過流現(xiàn)象，則立即采取相應的保護措施、停止脈沖輸出；如果偏離電壓期望值，則相應改變 SPWM 波的寬度以穩(wěn)定輸出，中的變壓輸出部分是一個副原線圈匝數(shù)比很高的升壓變壓器，在這個變壓器的作用下將電壓升至期望值。出于簡化的考慮在圖中沒有給出能量緩沖吸收環(huán)節(jié)。顯然,計算機的在線計算給系統(tǒng)的控制帶來了很大的靈活性。其中的 AT89C51 單片機系統(tǒng)是整個系統(tǒng)工作的核心，用于產(chǎn)生 SPWM 驅動信號；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、驅動電路簡單、工作損耗低，所以較好地滿足了設計要求。 圖 系統(tǒng)結構框圖整流環(huán)節(jié) 逆變電路濾波環(huán)節(jié)變壓輸出判定保護 AT89C51 單片機系統(tǒng)電壓取樣 電壓取樣輸入接口電路本科生課程設計（論文）3第 3 章 主要電路的設計逆變電路的作用是將直流電壓轉換成梯形脈沖波，經(jīng)低通濾波器濾波后，從而使負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。導電方式，即每個橋臂的導電角度為 180176。，同一相（即同一半橋）上下兩個臂交替導電，各相開始導電的角度依次相差 120176。這樣，在任一瞬間，將有三個橋臂同時導通?？赡苁巧厦嬉粋€臂下面兩個臂，也可能是上面兩個臂下面一個臂同時導通。因為每次換本科生課程設計（論文）4流都是在同一相上下兩個橋臂之間進行，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，當橋臂 1 導通時， ，當橋臂 4 導通時，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本科生課程設計（論文）5 圖 2 三相電壓型橋式逆變電路的工作波形負載線電壓 、 、 可由下式求出UVuWUu 圖 2 是依 照上式畫出的 波形。UVu設負載中點 N 與直流電源假象點 N′之間的電壓為 ，則負載各相的相電39。N壓分別為把上式各式相加并整理可求得 設負載為三相對稱負載，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，負載參數(shù)已知，以 U 相為例，負載的阻抗角 不一樣， 的波形形狀和相位都有所不同，圖 2g 給出的事阻感負載下 ?Ui時 的波形。橋臂 1 中的 從通態(tài)轉換到斷態(tài)時，因負載電感中電流i 1V不能突變，小橋 4 中的 先導通續(xù)流，待負載電流降為零，橋臂 4 中電流4D反相時， 才開始導通。負載阻抗角 越大， 導通時間越長。在 時，4V?4D1Nu0?時為 導通， 時為 導通；在 時， 時 導通，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?本科生課程設計（論文）6時為 導通。0?Ui4V、 的波形與 形狀相同，相位一次相差 。將三個橋臂電流相加可得vwiUi 012到直流側電流 。把橋臂 5 的電流加起來，就可得到直流側電流 的波形，d di如圖 2h 所示?？梢钥闯觯扛?60176。脈動一次，而直流側電壓是基本無脈動的，因此逆變器從交流側向直流側傳送的功率是脈動的，且脈動的情況和 脈動情況di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行定量分析。把輸出線電壓 展開成傅里葉級數(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，我們再對負載相電壓 進行分析。把 展開成傅里葉級數(shù)得UNuUNu211(sini5sin7si.)dUNutttt????????5??6??8??97本科生課程設計（論文）721=sinsindUtt????（ ）式中， ，k 為自然數(shù)。6??負載相電壓有效值 為UN ???? 基波幅值 和基波有效值 分別為1m1UN；??在上述 導電方式逆變器中，我們采用“先斷后通”的方法來防止同一相08上下兩橋臂的開關器件同時導通而引起直流
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