【正文】 可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。本課題主要是研究電壓型三相交流SPWM變頻技術(shù)的基本原理、實(shí)現(xiàn)方法及軟硬件設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。其次，對于新型器件的應(yīng)用做了說明，根據(jù)新型功率器件的特點(diǎn)和應(yīng)用要求，設(shè)計(jì)出了逆變器的驅(qū)動電路和保護(hù)電路，使得新型功率器件的應(yīng)用更加安全。本文對于逆變器供電的變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并設(shè)計(jì)了一種以MCS51系列單片機(jī)為基礎(chǔ)生成的SPWM來控制逆變器的控制系統(tǒng)。 利用電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，在轉(zhuǎn)差率S很小的范圍內(nèi)，當(dāng)磁通Φ不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差角頻率成正比的關(guān)系來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的較高性能調(diào)速，但其動態(tài)性能不夠。變頻調(diào)速的主要類型目前，應(yīng)用較為廣泛的變頻調(diào)速系統(tǒng)主要有以下幾種： 所謂轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速就是采用開環(huán)、恒壓頻比，并且?guī)У皖l電壓補(bǔ)償?shù)目刂品绞?。有關(guān)資料表明，采用變頻調(diào)速技術(shù)確實(shí)能夠取得非常明顯的節(jié)能、增產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量的效果，節(jié)電率一般在10%~30%，有的高達(dá)40%，更重要的是生產(chǎn)中一些技術(shù)難點(diǎn)也得到解決。與之配套的功率器件冷卻方式的改變（如冷水、蒸發(fā)冷卻和熱管），也有利于整機(jī)體積的減小。（3） 進(jìn)一步增加器件的集成度，縮小變頻裝置整體的尺寸，更加提高系統(tǒng)可靠性。（2） 進(jìn)一步提高變頻器的功率因素，降低網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)的諧波，以減少對電網(wǎng)的污染和電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動。基于現(xiàn)代理論的有滑模變結(jié)構(gòu)技術(shù)、模型參考自適應(yīng)技術(shù)、采用微奈奎斯特陣列設(shè)計(jì)方法等；基于自能控制思想上網(wǎng)模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò) 、專家系統(tǒng)和各種各樣的自優(yōu)化、自診斷技術(shù)等。鑒于這兩方面，未來變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展方向主要有以下幾點(diǎn)：（1） 各種控制方法的深入研究和實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步提高變頻調(diào)速性能。功率級部分是解決高電壓、大電流方面的技術(shù)問題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問題。 變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展方向 交流變頻調(diào)速技術(shù)是強(qiáng)、弱電混合，機(jī)電一體化的綜合性技術(shù)。 (3) 相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)及行業(yè)落后。 (2) 變頻器產(chǎn)品所用半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)幾乎是空白。(1) 變頻器的整機(jī)技術(shù)落后，國內(nèi)雖有很多單位投入了一定的人力、物力，但由于力量分散，并沒有形成一定的技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模。國內(nèi)交流變頻調(diào)速技術(shù)產(chǎn)業(yè)狀況表現(xiàn)如下:而這方面產(chǎn)品在諸如抽水蓄能電站機(jī)組起動及運(yùn)行、大容量風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和軋機(jī)傳動、礦井卷場方面有很大需求。國內(nèi)現(xiàn)狀(4) 基礎(chǔ)工業(yè)和各種制造業(yè)的高速發(fā)展，變頻器相關(guān)配套件社會化、專業(yè)化生產(chǎn)。 (1) 市場的大量需求。在小功率交流變頻調(diào)速技術(shù)方面，日本富士BJT變頻器最大單機(jī)容量可達(dá)700 kVA，IGBT變頻器已形成系列產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。在大功率無換向器電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)方面，意大利ABB公司提供了單機(jī)容量為6萬kW的設(shè)備用于抽水蓄能電站。 變頻調(diào)速是一種經(jīng)典的交流電動機(jī)調(diào)速方法，交流電動機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，而且可以根據(jù)負(fù)載的不同，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)電壓和頻率的關(guān)系，使電機(jī)始終在高效率區(qū)運(yùn)行，并且保證良好的動態(tài)性能，因而被廣泛使用。 近10年來，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣傳動技術(shù)正發(fā)生著交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)的革命。國內(nèi)許多合資公司生產(chǎn)當(dāng)今國際上最先進(jìn)的變頻調(diào)速產(chǎn)品，國內(nèi)的成套部分在自行設(shè)計(jì)制造成套裝置中采用外國進(jìn)口公司和合資企業(yè)的先進(jìn)設(shè)備，自己開發(fā)應(yīng)用軟件，能為國內(nèi)外重大工程項(xiàng)目提供一流的電氣傳動控制系統(tǒng)。隨著改革開放，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，變頻調(diào)速產(chǎn)品形成了一個(gè)巨大的市場，它既對國內(nèi)企業(yè)，也對外國公司敞開。長期以來，交流電的頻率一直是固定的，變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。變頻調(diào)速是交流調(diào)速的基礎(chǔ)和主干內(nèi)容。在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，低速段電動機(jī)的過載能力大為降低?！　?6)易于實(shí)現(xiàn)過程自動化?！　?4)　(3)調(diào)速范圍較大，精度高。調(diào)速時(shí)平滑性好，效率高。變頻器可以將原先固定的電壓和頻率的交流電源轉(zhuǎn)換為可調(diào)電壓和可調(diào)頻率的交流源，所以變頻器已經(jīng)成為當(dāng)今交流調(diào)速的核心部件。其中變頻調(diào)速具有絕對的優(yōu)勢，并且他的調(diào)速性能和可靠性不斷完善，價(jià)格不斷降低。s efficiency is low. SCM using puter control the exchange of asynchronous motor Frequency Control System that has greatly simplified control circuit, the use of SPWM (SPWM) drive, the system has improved efficiency. Induction Motor Frequency Control, in the actual use of pulse width modulation (PWM), and pleted FM Surge two functions. To achieve singlechip microprocessor (PWM) to control can adjust flexibly, to simplify circuit. This design by the MCS51 series of singlechip microprocessor achives PWM control。【關(guān)鍵詞】電壓型三相PWM整流器；變頻調(diào)速；單片機(jī)；交流電機(jī)【ABSTRACT】 Focus is Studying SPWM threephase voltagetype AC inverter with the fundamental principles in this paper, and designing the methods and software and hardware, and plete system software and hardware. The main pletion on: basic principles of VVVF technology 2. the basic principles of Frequency Control, control scheme for the and hardware design. The main relevant knowledge: power electronics and motion control, puter control. Under normal circumstances in exchange for motor asynchronous speed machine, it39。與上述傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：采用新型大規(guī)模專用集成電路產(chǎn)生脈寬調(diào)制波，使波形穩(wěn)定，精度和可靠性顯著增加。傳統(tǒng)的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)由正弦波和鋸齒波相交產(chǎn)生所需的脈寬調(diào)制波實(shí)現(xiàn)恒壓額比的變頻調(diào)速控制。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)（PWM）來控制可使調(diào)節(jié)靈活，電路簡化。采用單片機(jī)微機(jī)控制的交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)使起控制電路大為簡化，使用正弦脈寬調(diào)制（SPWM）驅(qū)動，系統(tǒng)效率也有所提高。涉及的主要相關(guān)知識：電力電子及運(yùn)動控制、微機(jī)控制?；趩纹瑱C(jī)的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【摘要】本課題主要是研究電壓型三相交流SPWM變頻技術(shù)的基本原理、實(shí)現(xiàn)方法及軟硬件設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。要求完成內(nèi)容主要有：變頻調(diào)速技術(shù)基本原理變頻調(diào)速基本原理控制方案確定軟件與硬件設(shè)計(jì)。在通常情況下交流異步電動機(jī)用作調(diào)速機(jī)時(shí)，它的控制電路復(fù)雜，系統(tǒng)的效率較低。交流異步電動機(jī)的變頻調(diào)速，實(shí)際中多采用脈沖寬度調(diào)制（PWM），完成調(diào)頻和調(diào)壓兩種功能。本設(shè)計(jì)采用的MCS51系列的單片微機(jī)控制PWM。這種系統(tǒng)由于采用模擬控制，設(shè)備復(fù)雜、調(diào)整困難，且控制精度低，可靠性差，因而限制了這種系統(tǒng)的應(yīng)用。以單片機(jī)8031CPU為核心的全數(shù)字控制．電路簡單，調(diào)整迅速，進(jìn)一步提高了控制精度。s plicated control circuits, the system39。 The traditional exchange of Frequency Control System from the intersection of a sine wave and the sawtooth PWM wave of constant pressure to achieve than the frequency for arrest control. As a result of this analog control system, equipment plex and difficult adjustment, and lowprecision control, reliability poor, thus limiting the application of such a system. With the traditional systems, this system has the following characteristics: a new type of largescale ASIC PWM wave, the wave stability, accuracy and reliability of a significant increase in SCM (8031 CPU as the core of digital control. Circuit simple to adjust quickly to further enhance the control accuracy. 【Key words】 ThreePhase PWM voltage rectifier, Frequency Control, SCM, AC motor, puter control目錄摘要…………………………………………………………………………………………..1ABSTRACT…………………………………………………………………………………..2第一章 緒論………………………………………………………………………………..4 當(dāng)前變頻調(diào)速的發(fā)展?fàn)顩r及其趨勢…………………………………………………...4 設(shè)計(jì)本課題的總思路…………………………………………………………………...8 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求………………………………………………………………………...8第二章 異步電動機(jī)變頻調(diào)速……………………………………………………………..9 變頻器…………………………………………………………………………………...9 變頻調(diào)速基本原理……………………………………………………………………..10第三章 脈寬調(diào)制技術(shù)…………………………………………………………………….12 相電壓控制PWM…………………………………………………………………........12 線電壓控制PWM………………………………………………………………………14 電流控制PWM…………………………………………………………………………15 空間電壓矢量控制PWM………………………………………………………………16 矢量控制PWM………………………………………………………………………...16 直接轉(zhuǎn)矩控制PWM…………………………………………………………………...17 非線性控制PWM………………………………………………………………………17第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………..18 系統(tǒng)工作原理…………………………………………………………………………...18 主電路的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………...22 光電隔離電路…………………………………………