SPWM控制变频调速.doc

《交流调速》课程设计 -—SPWM变频调速系统 姓 名 学 号：1204010323 专 业：电 气 工 程 班 级：电 气 五 班 SPWM变频调速系统 摘要：变频调速是交流调速中的发展方向。异步电动机的调速原理是研究控制算法的基石，因文首先介绍了异步电动机的调速特性，从而展开介绍SPWM变频调速的理论基础.包括变频调速控制思想的由来，控制方法的可行性。变频调速的控制算法也有许多，目前大部分通用变频器所采用的控制算法——恒压频比控制，给出了完整的硬件电路设计和软件程序流程设计。本文采用了HEF4752波形控制电路产生SPWM信号具有电路简单、控制性能优良及高可靠性等特点。 关键词:变频器;恒压频比控制;正弦波脉宽调制:HEF4752控制电路。 目录 一 概述 1 1.1 SPWM变频调速系统概述 1 1.2变频调速的优点 1 1.3 SPWM变频调速的优点 1 二 SPWM变频调速系统基本原理 2 2.1交流电动机变频调速原理 2 2.2 SPWM变频调速系统基本原理 2 2.2.1单极性SPWM法 3 2.2.2双极性SPWM法 4 2.3 系统设计总方案的确定 6 三 主电路设计 7 3.1主电路功能说明 7 3.2 主电路设计 8 3.3 主电路电路图 9 四 控制电路设计 9 4.1 控制电路设计总思路 9 4.2 SPWM波形产生电路 9 4.2.1 HEF4752芯片介绍 9 4.2.2 SPWM波形产生电路设计 10 4.3 电压电流检测电路 11 4.4调节器设计 12 4.5 速度检测电路 12 4.6保护电路设计 12 4.6.1 过电流保护 12 4.6.2 IGBT开关过程中的过电压保护 13 4.6.3 启动限流保护 13 五 SPWM变频调速系统总设计图 14  一 概述 1.1 SPWM变频调速系统概述 PWM控制技术有许多种，并且还在不断发展中。但从控制思想上分，可把它们分成四类，即等脉宽PWM法、正弦波PWM法（SPWM）、磁链跟踪PWM法（SVPWM）和电流跟踪PWM法等。本设计主要介绍正弦波SPWM的变频调速控制系统。SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同.SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。 1.2变频调速的优点 （1）系统稳定且平滑性好，调速范围广； （2）变频器容量不断扩大，结构小型化，逐渐多功能化和高效性化； （3）在故障率方面，由于直流电动机本身的弱点，变频调速系统具有较大的优势； （4）在工作特性方面，静态特性和动态特性都能做到和直流调速系统不相上下的程度。 1.3 SPWM变频调速的优点 基于集成SPWM电路构成的变频调速系统具有以下优点： （1）结构简单。 （2）运行可靠。 （2）节能效果显著。 （3）性价比高。 二 SPWM变频调速系统基本原理 2.1交流电动机变频调速原理 对于笼型异步电动机来说，要调节转速，可以通过改变同步转速来实现。而同步速与频率有如下关系： 其中：-极对数 -供电频率 -同步速 由上式可知，当频率连续可调时，电动机的同步速也连续可调。又因为异步电动机的转子转速总是比同步转速略低，所以，当连续可调时，也连续可调。可见，改变电源的供电频率可以改变电机的转速。 2.2 SPWM变频调速系统基本原理 PWM脉宽调制是利用相当于基波分量的信号波（调制波）对三角载波进行调制，以达到调节输出脉冲宽度的目的。相当于基波分量的信号波（调制波）并不一定指正弦波，在PWM优化模式控制中可以是预畸变的信号波，正弦信号波是一种最通常的调制信号，但决不是最优信号。根据面积等效原理，PWM波形和正弦波是等效的，而这种的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称为SPWM（Sinusoidal PWM）波形。 当前逆变电源的控制技术中，滞环控制技术和SPWM控制技术是变频电源中比较常用的两种控制方法。滞环控制技术开关频率不固定，滤波器较难设计，且控制复杂，难以实现；SPWM控制技术开关频率固定，滤波器设计简单，易于实现控制。当二者采用电压电流瞬时值双闭环反馈的控制策略时，均能够输出高质量的正弦波，且系统拥有良好的动态性能。 SPWM调制技术是PWM多脉冲可变脉宽调制技术的一种，即所谓的正弦波脉宽调制.其输出波形是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，等效