三相交流电机调速控制系统新.doc

三相交流异步电动机调速控制系统设计 摘要 近年来,随着交流电机调速技术的不断发展，交流电机的应用越来越广，大有取代直流电机的趋势。交流电机变频调速及其相关技术的研究己成为现代电气传动领域的一个重要课题,并且随着新的电力电子器件和微处理器的推出以及交流电机控制理论的发展，交流变频调速技术还将会取得巨大进步。 本文对变频调速理论，逆变技术，SPWM产生原理进行了研究，在此基础上设计了一种新型数字化三相SPWM变频调速系统，以8051控制专用集成芯片 SA4828为控制核心，采用IGBT作为主功率器件，同时采用EXB840构成IGBT的驱动电路，整流电路采用二极管，可使功率因数接近1，并且只用一级可控的功率环节，电路结构比较简单。 本文在控制上采用恒控制，分基频以下恒转矩调速和基频以上恒功率调速。同时，软件程序使得参数的输入和变频器运行方式的改变极为方便，新型集成元件的采用也使得它的开发周期短。 另外，本文对SA4828三相SPWM波发生器的使用和编程进行了详细介绍，完成了整个系统控制部分的软硬件设计。 关键字:变频调速，正弦脉宽调制（SPWM），恒控制，SA4828波形发生器 目录 摘要 1 1绪论 4 1.1 变频调速技术简介 4 1.2 本次设计方案简介 5 1.2.1 变频器主电路方案的选定 5 1.2.2 系统原理框图及各部分简介 6 1.2.3 选用电动机原始参数 7 2交流异步电动机变频调速原理及方法 7 2.1 异步电机变频调速原理 7 2.2 变频调速的控制方式及选定 8 2.2.1 比恒定控制 8 2.2.2 其它控制方式 13 3变频器主电路设计 15 3.1 主电路的工作原理 15 3.1.1 主电路各部分的设计 15 3.1.2 变频器主电路设计的基本工作原理 17 3.2 主电路参数计算 19 3.3 IGBT驱动模块介绍 20 3.3.1 IGBT驱动要求 20 3.3.2 EXB840的内部结构 22 3.3.3 采用EXB840的IGBT驱动电路 23 4 控制回路设计 23 4.1 驱动电路设计 23 4.1.1 SPWM调制技术简介 24 4.1.2 SPWM波生成芯片特点和引脚功能 25 4.1.3 SA4828内部结构及工作原理 26 4.2 保护电路 27 4.2.1 过、欠压保护电路设计 27 4.2.2 过流保护设计 29 4.3 控制系统的实现 30 5 变频器软件设计 33 5.1 流程图 33 5.2 SA4828的编程 34 5.2.1 初始化寄存器编程 34 结论 35 参考文献 35 1绪论 1.1 变频调速技术简介 变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。大家都知道，目前，无论哪种机械调速，都是通过电机来实现的从大范围来分电机有直流电机和交流电机。由于直流机调速容易实现。但直流机固有的缺点：滑环和碳刷要经常拆换，给人们带来太大的麻烦。因此，简单可靠的笼式交流电机就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速等交流调速方式。当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展，出现了变频调速技术，它一出现就以其优异的性能逐步取代其它交流电机调速方式1.2 本次设计方案简介 1.2.1 变频器主电路方案的选定 变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。静止式变频器从变换环节分为两大类：交直交和交交。 1.交交型变频器它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率的交流电。由于中间不经过直流环节不需换流，1/3～1/2,所以不能高速运行。 .交直交型变频器交直交它根据直流部分电流、电压的不同形式，又可分为电压型和电流型两种由于电压型变频器是作为电压源向交流电动机提供交流电功率，它主要适用于中、小容量的交流传动系统。与之相比电流型变频器施加于负载上的电流值稳定不变，其特性类似于电流源交直交型变频器1.2.2 系统原理框图及各部分简介 本文设计的交直交变频器由以下几部分组成，如图1所示。 图1 系统原理框图 系统各组成部分简介： 供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源。本设计中采用采用三相380V电源。 整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。在本设计中采用三相不可控整流。它可以使电网的功率因数接近1。 滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。 逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。在设计中采用三相桥逆变，开关器件选