【正文】 . 主電路分析設(shè)計(jì) .主電路的工作原理變頻調(diào)速實(shí)際上是向交流異步電動(dòng)機(jī)提供一個(gè)頻率可控的電源。能實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的裝置稱為變頻器。變頻器由兩部分組成：主電路和控制電路，其中主電路通常采用交直交方式，先將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?整流，濾波)，再將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電（逆變）。，這也是變頻器常用的格式。　　 電壓型交直交變頻調(diào)速主電路. 主電路各部分的設(shè)計(jì)選用整流管組成三相整流橋，對(duì)三相交流電進(jìn)行全波整流。整流后的電壓為==380V=513V。濾波電容濾除整流后的電壓波紋，并在負(fù)載變化時(shí)保持電壓平穩(wěn)。當(dāng)變頻器通電時(shí)，濾波電容的充電電流很大，過大的沖擊電流可能會(huì)損壞三相整流橋中的二極管，為了保護(hù)二極管，在電路中串入限流電阻，從而使電容的充電電流限制在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)充電到一定程度，使閉合，將限流電阻短路。在許多下新型的變頻器中，已有晶閘管替代。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。由于濾波電容的容量較大，放電時(shí)間比較長(zhǎng)（數(shù)分鐘），幾百伏的電壓會(huì)威脅人員安全。因此維修時(shí)，要等指示燈熄滅后進(jìn)行。為制動(dòng)電阻，在變頻器的交流調(diào)速中，電動(dòng)機(jī)的減速是通過降低變頻器的輸出頻率而實(shí)現(xiàn)的，在電動(dòng)機(jī)減速過程中，當(dāng)變頻器的輸出頻率下降過快時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要回饋到直流電路中，使直流電路電壓（稱泵升電壓）不斷上升，導(dǎo)致變頻器本省過電壓保護(hù)動(dòng)作，切斷變頻器的輸出。為了避免出現(xiàn)這一現(xiàn)象，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，和的作用就是消耗掉這部分能量。，當(dāng)直流中間電路上電壓上升到一定值，制動(dòng)三極管導(dǎo)通，將回饋到直流電路的能量消耗在制動(dòng)電阻上?！　≈苯浑娐吩O(shè)計(jì):選用逆變開關(guān)管組成三相逆變橋，將直流電逆變成頻率可調(diào)的交流電，逆變管在這里選用IGBT。續(xù)流二極管的作用是：當(dāng)逆變開關(guān)管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，雖然電壓突然變?yōu)榱?，但是由于電?dòng)機(jī)線圈的電感作用，儲(chǔ)存在線圈中的電能開始釋放，續(xù)流二極管提供通道，維持電流在線圈中流動(dòng)。另外，當(dāng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，續(xù)流二極管為再生電流提供通道，使其回流到直流電源。電阻，電容，二極管組成緩沖電路，來保護(hù)逆變管。由于開關(guān)管在開通和關(guān)斷時(shí)，要受集電極電流和集電極與發(fā)射極間的電壓的沖擊，因此要通過緩沖電路進(jìn)行緩解。當(dāng)逆變管關(guān)斷時(shí)，迅速上升，迅速降低，過高增長(zhǎng)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(zhǎng)率。當(dāng)逆變管開通時(shí)，迅速下降，迅速升高，并聯(lián)在逆變管兩端的電容由于電壓降低，將通過逆變管放電，這將加速電流的增長(zhǎng)率，造成IGBT的損壞。所以增加電阻，限制電容的放電電流?？墒钱?dāng)逆變管關(guān)斷時(shí)，該電阻又會(huì)阻止電容的充電，為了解決這個(gè)矛盾，在電阻兩端并聯(lián)二極管（），使電容充電時(shí)避開電阻，通過二極管充電。放電時(shí)，通過電阻放電，實(shí)現(xiàn)緩沖功能。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。因本次設(shè)計(jì)所選用的電動(dòng)機(jī)為中容量型，在此選用此種緩沖電路。 (1) 設(shè)計(jì)方案及原理方案：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐穯蜗鄻蚴饺卣麟娐反穗娐穼?duì)每個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，無須用續(xù)流二極管，也不會(huì)失控現(xiàn)象，負(fù)載形式多樣，整流效果好，波形平穩(wěn)，應(yīng)用廣泛。變壓器二次繞組中，正負(fù)兩個(gè)半周電流方向相反且波形對(duì)稱，平均值為零，即直流分量為零，不存在變壓器直流磁化問題，變壓器的利用率也高，所以選擇此方案。(2) 設(shè)計(jì)方框圖該電路主要由六部分構(gòu)成，分別為交流電源，保護(hù)電路，整流電路，控制電路，驅(qū)動(dòng)電路和負(fù)載電路構(gòu)成。輸入的信號(hào)經(jīng)變壓器變壓后通過過電保護(hù)電路，保證電路出現(xiàn)過載或短路故障時(shí)，不至于傷害到晶閘管和負(fù)載。然后將經(jīng)變壓和保護(hù)后的信號(hào)輸入整流電路中。整流電路中的晶閘管在觸發(fā)信號(hào)的作用下動(dòng)作，以發(fā)揮整流電路的整流作用。電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖(3) 主電路的設(shè)計(jì)電阻負(fù)載主電路主電路原理圖如下：(4) 整流電路參數(shù)的計(jì)算純電阻負(fù)載時(shí)：整流電壓平均值為：α=0時(shí)，Ud=Ud0=。α=180176。時(shí)，Ud=0?？梢姡两堑囊葡喾秶鸀?80。向負(fù)載輸出的直流電流平均值為： 流過晶閘管的電流平均值： 流過晶閘管的電流有效值為： 變壓器二次側(cè)電流有效值I2與輸出直流電流有效值I相等，為 (1)總體電路框圖電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中，一般是由控制電路，驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)電路和以電力電子器件為核心的主電路組成一個(gè)系統(tǒng)。由信息電子電路組成的控制電路按照系統(tǒng)的工作要求形成控制信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路去控制主電路中電力電子器件的導(dǎo)通或者關(guān)斷。來完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。因此，一個(gè)完整的降壓斬波電路也應(yīng)包括主電路，控制電路，驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路這些環(huán)節(jié)。根據(jù)降壓斬波電路設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)主電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路，設(shè)計(jì)出降壓斬波電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1電路框圖在圖1結(jié)構(gòu)框圖中，控制電路是用來產(chǎn)生IGBT降壓斬波電路的控制信號(hào)，控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)傳到驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路把控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為加在IGBT控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號(hào)。通過控制IGBT的開通和關(guān)斷來控制IGBT降壓斬波電路的主電路工作。保護(hù)電路是用來保護(hù)電路的，防止電路產(chǎn)生過電流、過電壓和欠電壓等現(xiàn)象損害電路設(shè)備。(2)BUCK降壓斬波主電路：在電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電路稱為主電路。IGBT降壓斬波電路的主電路圖如下圖2所示。它是一種降壓型變換器，其輸出電壓平均值U，總是小于輸入電壓Ud。該電路使用一個(gè)全控型器件V，為IGBT。在V關(guān)斷時(shí)，為了給負(fù)載中電感電流提供通道，設(shè)置了續(xù)流二極管VD。圖2降壓斬波主電路圖. 逆變電路分析設(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，逆變電路是由4個(gè)IGBT管（VTVTVTVT4）組成的全橋式逆變電路組成，如圖2所示。圖2逆變電路當(dāng)交流側(cè)接在電網(wǎng)上，即交流側(cè)接有電源時(shí)，稱為有源逆變；當(dāng)交流側(cè)直接和負(fù)載連接時(shí)，稱為無源逆變。此外，逆變電路根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同可分為兩種：直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)是電流源的稱為電流型逆變電路。圖5是SPWM逆變器的主電路設(shè)計(jì)圖。圖5SPWM逆變器的主電路設(shè)計(jì)圖. 濾波電路分析設(shè)計(jì) 整流電路輸出的直流電壓脈動(dòng)較大，一般不能滿足實(shí)際需要，必須用濾波電路濾除交流分量，得到平滑的直流電壓。在小功率直流電源中，常用的濾波電路有電容濾波、Г型濾波和п濾波。在整流電路輸出端與負(fù)載之間并聯(lián)一只大容量的電容，如圖2a，即可構(gòu)成最簡(jiǎn)單的電容濾波器。其工作原理是利用電容兩端的電壓在電路狀態(tài)改變時(shí)不能躍變的特性。圖2,b.波形圖電容濾波電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出電壓高、脈動(dòng)小。但在接通電源的瞬間，將產(chǎn)生很大的充電電流，這種電流稱為“浪涌電流”，同時(shí)，因負(fù)載電流太大，電容器放電的速度加快，會(huì)使負(fù)載電壓變得不夠平穩(wěn)，所以電容濾波電路只使用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。由上述討論可知，當(dāng)RL比較小時(shí)，即使濾波電容容量很大，脈動(dòng)系數(shù)仍比較大。為進(jìn)一步減小脈動(dòng)系數(shù)，通常采用如圖3所示的л型RC濾波電路。圖3π型RC濾波電路. 控制電路方案分析設(shè)計(jì)對(duì)三電平逆變器原理和控制算法的研究，以DSP2407 為核心控制器，設(shè)計(jì)三電平逆變器控制系統(tǒng)整體硬件電路。主要部分包括整流電路、逆變電路、IGBT 驅(qū)動(dòng)電路、電壓電流采樣電路以及 DSP2407 外圍電路和保護(hù)電路等。主要完成 SVPWM 算法的實(shí)現(xiàn)、IGBT 的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)、信號(hào)的檢測(cè)和主要位置的監(jiān)控保護(hù)功能。 所示，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)框。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)框第四章、結(jié)論與展望一、結(jié)論變頻技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)、和節(jié)能技術(shù)，已經(jīng)滲透到經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的所有技術(shù)部門中，在煤礦井下領(lǐng)域也逐步得到應(yīng)用。本文就礦用電源主要做了以下的工作： 詳細(xì)地描述了變頻電源基礎(chǔ)：（1） 、整流電路基礎(chǔ)；（2） 、逆變電路基礎(chǔ)；（3） 、濾波電路基礎(chǔ)；（4） 、變頻控制電路基礎(chǔ)。 重新分析與設(shè)計(jì)了變頻電源：（1） 、電源方案設(shè)計(jì)；（2） 、主電路分析設(shè)計(jì)；（3） 、各部分電路分析設(shè)計(jì)；（4） 、控制電路方案分析與設(shè)計(jì)。二、展望伴隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代控制理論在電氣控制技術(shù)工程等方面的不斷滲透，多種新型控制理論、技術(shù)和方法的不斷涌現(xiàn)，交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)將展現(xiàn)出更廣闊的前景（社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益）。