【正文】 交變頻器。交交變頻器可將工頻交流直接變換成頻率、電壓均可控的交流，又稱為直接式變頻器。4. 三相 PWM 技術(shù)及變頻調(diào)速的仿真研究。2. 變頻器控制系統(tǒng)的控制策略及功能實(shí)現(xiàn)。國(guó)內(nèi)自行開發(fā)、生產(chǎn)產(chǎn)品能力弱，對(duì)國(guó)外公司的依賴很嚴(yán)重。國(guó)外由于技術(shù)起步早，并具有相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，各大品牌的變頻器生產(chǎn)商，均形成了系列化產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問題，后者要解決硬、軟件開發(fā)問題。知道70年以來，隨著新型自關(guān)斷器件、智能功率模塊的出現(xiàn)，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，新的控制策略的不斷涌現(xiàn)，交流調(diào)速以顯著的調(diào)速性能正在逐步取代直流調(diào)速的地位，已經(jīng)成為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域發(fā)展的主流方向。而且，過去的電動(dòng)機(jī)主要以提供動(dòng)力為目的，進(jìn)行簡(jiǎn)單的啟?？刂?，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展對(duì)其位置、轉(zhuǎn)矩、速度等參數(shù)進(jìn)行精確控制，使被驅(qū)動(dòng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)符合預(yù)想的要求。20世紀(jì)60年代以前，直流調(diào)速一直以控制能力強(qiáng)、可靠性高、噪聲低、控制電路簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)良的性能在傳動(dòng)領(lǐng)域中占據(jù)著主導(dǎo)地位[4]。然而，這種控制依賴于精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型和對(duì)電機(jī)參數(shù)的自動(dòng)識(shí)別，通過自動(dòng)識(shí)別運(yùn)行自動(dòng)確立電機(jī)實(shí)際的定子阻抗互感、飽和因素、電動(dòng)機(jī)慣量等重要參數(shù)，然后根據(jù)精確的電動(dòng)機(jī)模型估算出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈和轉(zhuǎn)子速度，并由磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band－Band控制產(chǎn)生PWM信號(hào)對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量來控制。此外．它必須直接或間接地得到轉(zhuǎn)子磁鏈在空間上的位置才能實(shí)現(xiàn)定子電流解耦控制，在這種矢量控制系統(tǒng)中需要配備轉(zhuǎn)子位置或速度傳感器，這顯然給許多應(yīng)用場(chǎng)合帶來不便。矢量控制的基本點(diǎn)是控制轉(zhuǎn)子磁鏈，以轉(zhuǎn)子磁通定向，然后分解定子電流，使之成為轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。然而，在上述四種方法中，由于未引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，系統(tǒng)性能沒有得到根本性的改善。3. 基于電機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型，用直流電流信號(hào)重建相電流,由此估算出磁鏈幅值，并通過反饋控制來消除低速時(shí)定子電阻對(duì)性能的影響。該方法以三相波形的整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目的。對(duì)變頻器 V /f 控制系統(tǒng)的改造主要經(jīng)歷了三個(gè)階段[3]。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀早期通用變頻器如東芝TOSVERT－130系列、FUJIFVRG5／P5系列、SANKEN、SVF系列等大多數(shù)為開環(huán)恒壓比（V /f =常數(shù)）的控制方式．其優(yōu)點(diǎn)是控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，缺點(diǎn)是系統(tǒng)性能不高，比較適合應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)速場(chǎng)合。采用優(yōu)化的控制算法，可以保證電壓利用率，減少諧波成分及開關(guān)損耗，提高電能利用率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求。采用以 DSP 為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)比傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)控制精度高。本文針對(duì)工業(yè)中應(yīng)用最多的異步電機(jī)變頻調(diào)速進(jìn)行研究具有重大意義，主要體現(xiàn)在如下3個(gè)方面：。無極調(diào)速的主要含義是速度可以實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)不存在速度跳躍變化，其中變化電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)差率的方法雖然可以實(shí)現(xiàn)無極變速但其速度變換的代價(jià)是昂貴的，其變換過程需要消耗能量，所以經(jīng)過上述分析可以顯示出變換供電電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)是更為合理的方法，變換供電電源頻率大部分需要通過變頻器來實(shí)現(xiàn)，尤其是對(duì)于工業(yè)應(yīng)用廣泛的交流電機(jī)，能夠?qū)ζ鋵?shí)現(xiàn)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)的速度調(diào)節(jié)將會(huì)提高生產(chǎn)效率等，所以變頻調(diào)速將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用[1]。通過以上方法完全可以完成轉(zhuǎn)速變換。常見的異步電機(jī)主要有兩種形式分別是鼠籠與繞線型電機(jī)，轉(zhuǎn)速公式如下： (11)式中，p—電機(jī)磁極對(duì)數(shù)；f—供電工頻；s—電機(jī)轉(zhuǎn)差率。工業(yè)應(yīng)用最廣的電機(jī)為交流電機(jī)，交流電機(jī)應(yīng)用范圍之廣主要因?yàn)槠鋼碛衅渌姍C(jī)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，其主要特點(diǎn)是價(jià)格低廉便于維修等。它的最大缺點(diǎn)是調(diào)速困難，簡(jiǎn)單調(diào)速方案的性能指標(biāo)不佳。其主要缺點(diǎn)是：，事故率高；、電壓、電流和轉(zhuǎn)速上限值，均受到換向條件的制約，在一些大容量、特大容量的調(diào)速領(lǐng)域中無法應(yīng)用；，特別是在易燃易爆場(chǎng)合難于應(yīng)用。在很長(zhǎng)的一個(gè)歷史時(shí)期內(nèi)，調(diào)速傳動(dòng)領(lǐng)域基本上被直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所壟斷。 Simulink。關(guān)鍵詞：通用變頻器；恒壓頻比控制；仿真；DSPDesign of 15kW InverterAbstractIn the actual VVVF systems, AC variable speed control system has gradually grown into the mainstream instead of DC drive system. So far, Inverter has been widely used in all walks of industries, automatic development of production process and saves a great deal of energy and accelerates the improvement of technology. So it with great realistic significance to launch researches on inverter and technologies related to it.Constant Proportion of Voltage to Frequency is the most widely used ways in all inverter, inverter using this way cost less and control simply. This paper integrates the most lately research results on the inverter system and, on this basis, launches some theoretical study and practical application. Generally, the paper including five parts with details as following:Complete the frequency controller hardware designation. Hardware side, finish the design and build the frame the hardware, conclude rectifying section, filtering part, inverter part, protection circuit, driving circuit, detection circuit. Introduce the control algorithm of AC speed regulating system, mon algorithm conclude constant pressure frequency , vector, direct torque etc. The paper studies the SPWM technology and general analysis to the result of the matlab emulator to VVVF, and details the current waveform, and launches theoretical study.Keywords：Inverter。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用恒壓頻比的控制算法實(shí)現(xiàn)了通用變頻器電路仿真。以TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812作為核心，設(shè)計(jì)了通用變頻器的硬件電路，其中包括信號(hào)采集電路、驅(qū)動(dòng)電路、電源電路、保護(hù)電路。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，以TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812型DSP作為核心，設(shè)計(jì)了通用變頻器，并進(jìn)行了恒壓頻比控制算法的設(shè)計(jì)。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文15kW通用變頻器的設(shè)計(jì)摘要變頻器在各行業(yè)的應(yīng)用，已經(jīng)成為改造傳統(tǒng)工業(yè)、提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平、節(jié)約能源、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的主要手段。恒壓頻比控制是通用變頻器中應(yīng)用最為廣泛的控制方式之一。主要包括以下內(nèi)容：在已有通用變頻器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，分析了通用變頻器的工作原理，以及基本控制方式。在對(duì)通用變頻器的幾種控制算法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，在MATLAB/Simulink軟真環(huán)境下，建立了通用變頻器的電路仿真模型。仿真結(jié)果表明，本文所研究的通用變頻器能夠達(dá)到所設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。 Asynchronous machine。 DSP目錄摘要 IABSTRACT II第1章 緒論 1 論文研究意義 1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2 論文的主要工作 4第2章 通用變頻器的結(jié)構(gòu)及工作原理 5 通用變頻器的基本結(jié)構(gòu) 5 電流型變頻器 6 電壓型變頻器 7 通用變頻器工作原理 7 本章小結(jié) 10第3章 通用變頻器的硬件電路和軟件設(shè)計(jì) 11 通用變頻器設(shè)計(jì)指標(biāo) 11 控制器的選型 12 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 13 主電路設(shè)計(jì) 13 信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì) 14 電壓隔離采樣電路設(shè)計(jì) 14 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 16 電源電路的設(shè)計(jì) 17 檢測(cè)和保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 17 電源監(jiān)控電路 17 IGBT溫度監(jiān)測(cè)電路 18 母線電流和轉(zhuǎn)矩檢測(cè)電路 19 軟件結(jié)構(gòu) 19 本章小結(jié) 21第4章 通用變頻器控制算法研究 22 轉(zhuǎn)差頻率控制 22 空間矢量控制 22 SVPWM 的基本原理 22 SVPWM 的軟件實(shí)現(xiàn) 25 直接轉(zhuǎn)矩控制 25 本章小結(jié) 28第5章 通用變頻器建模及仿真分析 29 通用變頻器的建模 29 系統(tǒng)仿真的運(yùn)用 29 MATLAB簡(jiǎn)介 29 仿真電路設(shè)計(jì) 30 變頻調(diào)速的仿真結(jié)果分析 32 本章小結(jié) 39總結(jié) 40致謝 42附錄A 43附錄B 5080第1章 緒論 論文研究意義直流調(diào)速系統(tǒng)具有較為優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。直流電動(dòng)機(jī)雖然有調(diào)速性能好的優(yōu)越，但也有一些難于克服的缺點(diǎn)，主要是機(jī)械式換向器帶來的弊端。而交流調(diào)速有一些固有的優(yōu)點(diǎn)：、電壓、電流和轉(zhuǎn)速的上限，不像直流電動(dòng)機(jī)那樣受到限制；、造價(jià)低；，事故率低，容易維護(hù)。隨著交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的隨著交流調(diào)速的理論問題的突破和調(diào)速裝置（主要是變頻器）性能的完善，交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能差的缺點(diǎn)已經(jīng)得到了克服。要想實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)調(diào)速就首先需要知道交流電動(dòng)機(jī)是如何獲得轉(zhuǎn)速的，只有在對(duì)轉(zhuǎn)速有一定的認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，才能夠?qū)Ξ惒诫姍C(jī)的速度調(diào)節(jié)方式進(jìn)行合理的選擇。從上式可以看出電機(jī)轉(zhuǎn)速與供電頻率、電機(jī)磁極極對(duì)數(shù)和電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)差率有關(guān)，可以通過如下三種方法實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)：改變供電頻率，變換電動(dòng)機(jī)磁極極對(duì)數(shù)，此外還可以通過調(diào)整實(shí)際轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速差值與同步轉(zhuǎn)速比值即電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)差率。雖然上述方法可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速變化，但也受到一定程度的限制，其中就可以分為有極調(diào)速與無極調(diào)速兩種調(diào)速方式，比較典型的有極調(diào)速如變換電機(jī)磁極極對(duì)數(shù)，其速度變化只能是有極調(diào)速即速度不可能平滑調(diào)節(jié)，只能根據(jù)磁極極對(duì)數(shù)變換為幾組固定的速度值，雖然從公式上可以理解為只要磁極極對(duì)數(shù)足夠多，速度就可以實(shí)現(xiàn)無極變速，但受電機(jī)結(jié)構(gòu)限制，磁極對(duì)數(shù)不宜過多，故常將其視為有極變速類型。電動(dòng)機(jī)作為主要的動(dòng)力設(shè)備而廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防、科技及社會(huì)生活等個(gè)個(gè)方面，電動(dòng)機(jī)負(fù)荷約占總發(fā)電量的70%，成為用電量最多的電氣設(shè)備，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能如何對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和節(jié)省電能有著直接的決定性影響。實(shí)際生產(chǎn)過程中，要滿足不同的工況，要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠?qū)ω?fù)載實(shí)現(xiàn)快速的響應(yīng)，以保證企業(yè)生產(chǎn)效率的高效。綜上所述，對(duì)于異步電機(jī)的變頻調(diào)速的研究符合高性能、高效率、綠色化的要求，具有重大的研究意義[2]。具體來說，其控制曲線會(huì)隨著負(fù)載的變化而變化；轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢，電磁轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降、穩(wěn)定性變差等。第一階段：1. 八十年代初日本學(xué)者提出了基本磁通軌跡的電壓空間矢量（或稱磁通軌跡法）。2. 引入頻率補(bǔ)償控制，以消除速度控制的穩(wěn)態(tài)誤差 。4. 將輸出電壓、電流進(jìn)行閉環(huán)控制，可以實(shí)現(xiàn)快速的加減速。第二階段：矢量控制，也稱磁場(chǎng)定向控制。但是，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，以及矢量變換的復(fù)雜性，使得實(shí)際控制效果往往難以達(dá)到理論分析的效果。第三階段：直接轉(zhuǎn)矩控制。轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)越性在于：轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息；控制上對(duì)除定子電阻外的所有電機(jī)參數(shù)變化魯棒性良好；所引入的定子磁鏈觀測(cè)器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便地實(shí)現(xiàn)無速度傳感器化。這種系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)很快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度和很高的速度、轉(zhuǎn)矩控制精度。但是直流調(diào)速系統(tǒng)需要有換向器，這使得對(duì)直流電機(jī)的維護(hù)量增大，最高轉(zhuǎn)速、使用環(huán)境以及單機(jī)容量等都受到限制。為尋求運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、便于為何等優(yōu)點(diǎn)的控制技術(shù)，20世界30年代開始，人們就致力于交流調(diào)速技術(shù)的研究。交流變頻調(diào)速技術(shù)是強(qiáng)弱電混合、機(jī)電一體的綜合性技術(shù)，既要處理巨大的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息采集、變換和傳輸，因此他可以分為功率和控制兩大部分。現(xiàn)在各種高性能變頻器都是國(guó)內(nèi)外研究的