【正文】 2 缺點，達到了提高控制精度的目的，其特點： （ 1）采用單片機可以使絕大多數(shù)控制邏輯通過軟件實現(xiàn)，簡化了電 路。 在電氣傳動領(lǐng)域中，隨著自關(guān)斷器件技術(shù)水平的不斷提高，脈寬調(diào)制技術(shù)（簡稱 PWM 技術(shù)）也日趨成熟。為 了適應不同用途、不同工作條件和使用環(huán)境、不同工況等各種要求，專用系列和改型系列變頻調(diào)速電動機產(chǎn)品不論現(xiàn)在和將來，都在迅速發(fā)展。從目前情況看，這些系列電動機能基本滿足國內(nèi)市場的需求。 第 1章 概述 三相異步電動機變頻調(diào)速的發(fā)展 隨著變頻調(diào)速異步電動機在國內(nèi)外市場上日益擴大應用?；?80C51 單片機控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 設(shè)計 目 錄 第 1 章 概述 ........................................ 1 .................... 2 SPWM 變 頻調(diào)速系統(tǒng)概述 .......................... 2 第 2 章 SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原 理 ..................... 3 SPWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原理 ....................... 3 系統(tǒng)設(shè)計總方案的確定 ........................... 4 第 3章 主電路 設(shè)計 ................................. 5 ................................. 5 主電路設(shè)計 .................................... 7 主電路電路圖 .................................. 6 第 4章 控制電路設(shè)計 ............................... 9 控制電路設(shè)計總思路 ............................. 9 SPWM 波形產(chǎn)生電路 .............................. 9 第 5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .............................. 19 結(jié)論 .............................................. 22 致謝語 ............................................ 22 參考文獻 .......................................... 23 基于單片機控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 1 引 言 隨著 電力 電子 技術(shù)、微機控制技術(shù)以及大規(guī)模 集成電路 的發(fā)展，基于集成PWM電路構(gòu)成的變頻調(diào)速系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、節(jié)能效果顯著、性價比高等突出優(yōu)點而得到廣泛應用。本文介紹的 GTR SPWM 變頻調(diào)速系統(tǒng) 是以大規(guī)模專用集成電路 HEF4752 和 單片機 （ 80C51）為核心構(gòu)成的控制電路，由HEF4752 產(chǎn)生的三相 PWM信號經(jīng)隔離、放大后，驅(qū)動由 GTR 構(gòu)成的三相橋式逆變器，使之輸出三相 SPWM 的波形，實現(xiàn)異步電機變頻調(diào)速。自 90 年代中期以來，我國有眾多電動機生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計、研制和生產(chǎn) 適用于不同應用的各種系列變頻調(diào)速三相異步電動機，例如：通用變頻調(diào)速電動機系列、起重冶金變頻調(diào)速電動機系列、隔爆變頻調(diào)速電動機系列、電梯變頻調(diào)速電動機系列、輥道變頻調(diào)速電動機系列、牽引變頻調(diào)速電動機系列等。 據(jù)資料顯示，我國對于變頻凋速三相異步電動機的品種不斷擴大，產(chǎn)品設(shè)計也不斷改進。 變頻器供電電源會存電動機端子和各相繞組的前 幾匝線圈上產(chǎn)生高頻瞬間脈沖峰值電，因此，如果不對絕緣系統(tǒng)采用增強措施．將會使繞組存高電壓應力作用下過早失效，從而引起絕緣擊穿故障。 PMW 交流變頻調(diào)速以其高效率、高功率因數(shù)、輸出波形好、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，在井下風機、水泵、造紙機等設(shè)備中得到了廣泛的應用。 （ 2）單片機具有更強的邏輯功能，運算速度快，精度高，有大容量的存儲單元，可以實現(xiàn)較為復雜的控制。 （ 4）可以提供人機界面，多機連網(wǎng)工作。 眾所周之早期的交 直 交變壓變頻器說輸出的交流波形都是矩形波或六拍階梯波，這是因為當時逆變器只能采用半控式的晶閘管，會有較 大的低次諧波， 使電動機輸出轉(zhuǎn)矩存在脈動分量，影響其穩(wěn)態(tài)工作性能。 PWM技術(shù)是利用半導體開關(guān)器件的導通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過控制電壓脈沖寬度或電壓脈沖周期以達到改變電壓的目的，或者通過控制電壓脈沖寬度和電壓脈沖序列的周期以達到變壓和變頻的目的。 PWM脈寬調(diào)制是利用相當于基波分量的信號波（調(diào)制波）對三角載波進行調(diào)制，以達到調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度的目的。 PWM控制技術(shù)有許多種，并且還在不斷發(fā)展中。本課題設(shè)計主要介紹正弦波 SPWM的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。 第 2章 SPWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原 理 SPWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原理 PWM 的原理，就是面積等效原理，在采樣控制理論中有一個重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。 PWM 技術(shù)是利用半導體開關(guān)器件的導通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過控制電壓脈沖寬度或電壓脈沖周期以達到改變電壓的目的，或者通過控制電壓脈沖寬度和電壓脈沖序列的周期以達到變壓和變頻的目的。 PWM 脈寬調(diào)制是利用相當于基波分量的信號波（調(diào)制波）對三角載波進行調(diào)制，以達到調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度的目的。根據(jù)面積等效原理， PWM 波形和正弦波是等效的，而這種的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PWM 波形， 也稱為 SPWM（ Sinusoidal PWM） 波形。滯環(huán)控制技術(shù) 開關(guān)頻率不固定，濾波器較難設(shè)計，且控制復雜，難以實現(xiàn)； SPWM 控制技術(shù)開關(guān)頻率固定，濾波器設(shè)計簡單，易于實現(xiàn)控制。 基于單片機控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 4 異步電動機的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為 pnfn /60 11 ? 其中 1n 為同步轉(zhuǎn)速 (r/min) 1f 為 定 子 頻率，也就是電源頻率 (Hz)。 異步電機的軸轉(zhuǎn)速為 pnsfsnn /)1(60)1( 11 ???? 其中 s 為異步電機的轉(zhuǎn)差率， 11 /)( nnns ?? 由上面的公式可以看出，改變電源的供電頻率可以改變電機的轉(zhuǎn)速。任何電動機的電磁轉(zhuǎn)矩都是磁通和電流相互作用的結(jié)果，主磁通小了，鐵心利用不充分，同樣的轉(zhuǎn)子電流下，電磁轉(zhuǎn)矩小，電動機的負載能力下降 。主磁通是由勵磁電流產(chǎn)生的，兩者之間的關(guān)系是由磁化特性決定的。由上式可見主磁通中 .是由 E1 和 1f 。 系統(tǒng)設(shè)計總方案的確定 在三相交流電源供電的情況下，共需經(jīng)過八個主要模塊完成整個調(diào)速過程。 IGBT 為場控輸入器件，輸入功率小。并采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)制系統(tǒng)，同時確定保護電路模塊，檢測電路模塊，驅(qū)動電路模塊等。 基于單片機控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)