矿用变频器的毕业设计.doc

目录 设计总说明 III Introduction VI 1 绪论 1 1.1 本课题的研究背景和研究意义 1 1.2 矿用电机车的发展 2 2 矿用电机车逆变装置 4 2.1 矿用电机车逆变装置的总体功能描述 4 2.2 各电路模块在逆变装置中的作用 4 2.2.1 主电路模块 4 2.2.2 采样电路 5 2.2.3 驱动电路 5 2.3 控制系统在逆变装置中的作用 5 2.4 控制系统方案的选择 5 3 硬件电路的设计 8 3.1 单片机工作系统 8 3.1.1 dsPIC30F6010A介绍 8 3.1.2 单片机最小系统 16 3.2 电压检测模块 17 3.3 电流检测 18 3.3.1 电流检测所用传感器 18 3.3.2 电流检测电路 19 3.4 温度检测 20 3.4.1 AD620介绍 20 3.4.2 温度传感器PT100 20 3.4.3 温度电路处理 21 3.5 短路保护电路 22 3.5.1 LM339介绍 22 3.5.2 短路处理电路 22 3.6输出电路 25 3.6.1 SPWM输出电路 25 3.6.2 CAN总线输出电路 26 3.7 PCB板的制作 27 3.8 PWM技术介绍 29 3.8.1 PWM的双极性控制 30 3.8.2规则采样法 31 3.9 CAN技术介绍 34 3.9.1 CAN通信特点 35 3.9.2 CAN协议 35 3.9.3 矿用CAN总线 37 4 软件编程部分 39 4.1 编程环境 39 4.2 指令介绍 43 4.3 端口选择 44 4.4 SPWM波的实现 46 4.5 CAN模块实现 55 5 结论 61 参考文献 63 致谢 64 附录A 65 矿用电机车牵引逆变器控制系统的研究设计 设计总说明 我国煤矿企业一般采用轨道电机车来完成煤炭等矿石，以及矿工的短距离运输，常用的电机车有两种：一种是应用于地面的架线电机车，由厂内架设的供电网线供电；另一种是应用于井下的电瓶电机车，由大容量铅酸蓄电池组供电。目前这两种电机车采用的牵引电机多数为直流电机，依靠晶闸管斩波或能耗电阻来实现直流电机的调速运行，也就是说多数矿用电机车采用的是直流牵引传动技术来实现其牵引运行。直流电机存在着体积大、重量重、维护工作量大，对多粉尘、潮湿、防爆等恶劣运行环境的适应性较差等缺点。基于直流牵引传动的矿用电机车在维护成本、节能降耗、可靠性等多个方面都远不能满足市场的需求，而交流异步电机具有体积小、重量轻，免维护，防护性好，适宜运行于多粉尘、潮湿、防爆等环境条件的诸多优点。交流牵引传动的矿用电机车在发挥电机车牵引力、提高电机车运用的可靠性、减少对电机车的维护工作量等各方面都有着明显的优势，将来交流异步电机来取代直流电机，交流牵引传动电机车取代直流牵引传动电机车是技术发展的必然趋势。但是，目前交流传动控制系统作为交流牵引传动矿用电机车的关键性核心技术模块在技术研发上还远没有走向成熟，它在技术上的不成熟，严重制约了交流传动矿用电机车的发展。 矿用电机车（蓄电池型） 矿用电机车（架电线型） 本次逆变装置控制系统的研究设计着重研究以Microchip公司16位单片机dsPIC30F6010A为核心，包括有SPWM输出电路、短路保护电路，用软件控制和硬件搭建结合的方式，利用脉宽调制技术，研究逆变装置的电能变换过程和电能转换效率，使得逆变装置工作在稳定、安全状态。 本次控制系统设计的目标是使逆变装置输出相电压为130V的三相工频交流电，在蓄电池输出电压变化（DC130-260V）和负载等外部条件改变时，通过采样电路将系统运行参数反馈回控制系统，抵抗干扰，保持稳定电压输出。该系统应用电力电子功率变流器实现了交流电机的牵引变频调速运行，克服了直流牵引传动的诸多缺点。实现了智能化控制，延长了电机车的使用寿命，提高了设备运行的可靠性。 该控制系统针对驱动电路、控制电路、控制算法等多方面，完成了如下研究和设计： 1、基于高速数字信号处理器dsPIC30F6010A交流传动矿用电机车控制系统硬件电路的研究设计； 2、直流电压的测量和采集； 3、输出电流的测量和采集； 4、IGBT温度的测量和采集； 5、多路I/O输入输出和多路驱动信号输出； 6、矿用电机车控制系统中工业现场总线（CAN）的研究设计； 7、基于脉冲宽度调制波（SPWM）的研究设计； 关键词：矿用电机车；DSP；交流牵引传动；CAN总线；SPWM；死区时间； ? Mining electric locomotive traction inverter control system design Introduction Our coal mine en