通用变频器的设计
通用变频器的设计
通用变频器的设计通用变频器是一种重要的电力传动装置，在现代工业中得到广泛应用。
其主要功能是将交流电动机的输入频率变换为可调节的输出频率，从而实现电动机转速调节。
通用变频器的设计涉及到电路设计、控制算法设计等方面，下面将对通用变频器的设计进行详细介绍。
首先，通用变频器的设计需要考虑的一个重要因素是功率因数校正。
功率因数是指电路中的有功功率与视在功率的比值，其数值范围在-1到1之间。
在实际应用中，功率因数通常要求尽量接近1，以提高电网的功率利用率。
为了实现功率因数校正，可采用有源功率因数校正电路。
该电路由功率因数校正电流采样电路和功率因数控制电路组成，通过对反馈信号的调整，使电路的功率因数接近1其次，通用变频器的设计还需要考虑到其输出电压和电流的调节。
通用变频器通过电路调节器件的开关控制来改变输出电压和电流的大小和波形。
其中，电压调节主要涉及到PWM技术的应用，通过调节开关器件的占空比来改变输出电压；电流调节主要涉及到电流反馈回路的设计，通过对电流进行采样和比较，控制开关器件的导通时间，从而调节输出电流的大小。
此外，通用变频器的设计还需要考虑到保护功能的实现。
保护功能可以通过设计过流保护、过压保护、过温保护等来实现，以保证变频器正常运行并保护电机免受损害。
过流保护主要通过电流采样和比较，当电流超过设定值时，及时切断电路以防止电机烧坏。
过压保护可以通过电压检测电路来实现，当输出电压超过设定值时，切断输出电路以防工作电机电压过高。
过温保护主要通过温度传感器来实现，当变频器温度过高时，及时切断电路以防止设备过热。
此外，通用变频器的设计还需要考虑到调速算法的选择和实现。
常见的调速算法有串级PID调速算法、模糊PID调速算法、自适应控制算法等。
选择合适的调速算法取决于具体的应用场景和要求。
例如，对于要求响应速度快且高精度的应用，在调速算法上可以选择模糊PID算法实现，可以快速响应变频器的输出频率调整。
最后，通用变频器的设计还需要考虑到EMC（电磁兼容）设计。
变频器电路设计、计算及一些经验
5
输入侧必须设计浪涌吸收电路， 吸收元件一般采用压敏电阻、 气体放电管或安规电容等， 整流桥的输出就近安装一只高频无感电容（MKP或CBB81） 。见图1中的Yd和Cr，压敏电阻 的耐压值一般选为820V，整流桥的输出吸收电容Cr与变频器功率有关，一般容值为0.22～ 2uF，耐压为1600V。 增加快熔。快熔的熔断时间可达3~5mS比较适合整流桥的保护，并能防止故障的扩大及 非常严重的后果（如烧毁变频器等） 。例：通讯电源、UPS、富士G11变频器。对于是否增加 快熔不同厂商有不同看法，本公司的未加。
电流额定值选择： 1、确定过载能力： k 2 IO IC 式中，k为电流过载倍数，IO为变频器额定输出电流， IC为模块标称电流值（连续DC）。 2、确定抗电流冲击能力： m 2 IO IC (1ms ) 式中，m为硬件电流保护倍数，IO为变频器额定输出电流， IC (1ms )为模块1mS标称电流
1 主回路设计、计算
图 1.1 变频器主回路 变频器主回路如图 1.1 所示，主要包括交流电抗器、输入压敏电阻、整流桥、直流电抗 器、直流充电电阻、直流电抗器、充电接触器、直流母线电容、电容均压电阻、逆变桥、 母线浪涌吸收电容，此外还可以安装制动单元和制动电阻。
1.1 主回路参数计算
变频器输出容量：
Po 3UoIo
式中 Uo 是输出电压，Io 是输出电流。 直流环节电压平均值：
UD
3 2
UAC 1.35UAC
式中，UAC 为三相输入线电压的有效值。由于母线电容的存在，直流电压一般认为等于输入 线电压的幅值，即：
UD 2UAC 1.414UAC
直流环节电流：
ID
6
小功率通用变频器系统的设计研究
小 功 率 通用 变频 器 系 统 的 设计 研 究
小功率通用变频器系统的设计研究
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｓｇ ｆＳｍａｌＧｅ ｅ ａ —ｐ ｒ Ｏ ｅ Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ Ｃｏ ｖ ｒ ｒ Ｓ ｓ ｅ ｌ ｎ ｒ ｌ ｕ ｐ ｓ ｒ ｑ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｙ ｔ ｍ ｅ
ｔｅ ｈ ｃｏｅ ｒ ｏｆ ｈ ｍａｉ ｃｏ ｔｏｌ ｕ ｉ ｏ ｔ ｅ ｎ ｎ ｒ ｎｔ ７Ｍ ＢＰ ＲＡ１ ０ ｏｒ ｏ ｔ ｅ ｉｔ ｌｇｅ ｔ ｐ ｗｅｒ ｔ ２５ ｃ ｅ ｆ ｈ ｎ ｅｌ ｎ ｏ ２ ｉ ｍｏｄｕｅ ｏ ｔ ｍａｓｅ ｕｎｔ ａ ｄ ｔｅ ｌ ｆ ｒ ｈｅ ｔｒ ｉ ｎ ｈ
活 的 适 应性 ， 驱动 小功 率 电机 的 理 想选 择 。 是
关 键词 ： 变频 器 ， 主控 制单 元 ， 能功 率 模 块 智
Ａｂｓ ｒ ｔ ｔａｃ
Ｕｎｖｅ ｓ ｌ ｏｎ ｅｔ ｒ ｆ ｓ ｉ ｒ ａ ｃ ｖ ｒｅ ｏｒ ｍａｌ ｌ ｐｏ ｒ ｅ ｄｓ ｗｅ ｎ ｅ ｏｆｔ ｅ ｈ ｄｅ ｅｏ ｖ ｌｐｍ ｅ ｔｄｅ ｉ ｔ ＳＰＷ Ｍ ｗａ ｅ ｎ ｅ ａｅ ｃ ｐ ｎ ． ｓｇｎ ｏ ｖ ｉｔ ｇｒ ｔｄ ｈｉ ＳＡ８６ ｏ ｃｕ ａｓ ６ ｃ ｒ
变 频 技术 是 包括 交 交变 频 和交 直 交变 频 两种 方 式 。 所谓 交交 变频 是 指将 一 种 频率 的交 流 电变 为 另 一频 率 或 可变 频 的 交流 电 ，
２ 系 统 电 路 设计
本 系 统 电 路 主 要 由 主控 制 单 元 电路 、 Ｍ 模 块 及 其 驱 动 电 ｌ Ｐ 路、 开关 电源 控 制 电 路 以及 电流 检 测 电路 等典 型 电路 组 成 。
２ １ 主 控制 单 元 电路 ． 针 对 一般 小功 率 交 流 异 步 电动 机 变 频 调 速 以及 造 价 和 可 靠
通用变频器的散热优化设计
通用变频器的散热优化设计摘要：变频器是改变输出频率和输出电压控制交流电动机转速的调速控制装置，广泛应用在石油化工、电力等行业。
变频器散热分为风冷、水冷和油冷等，笔者工作中遇到的变频器功率达到数百上千千瓦，变频器多采用强制风冷散热方式，风冷变频器和其他冷却方式相比复杂性不高也较可靠。
随着现代工业的快速发展，冶金、陶瓷等行业对通用变频器的结构尺寸要求越来越紧凑，系统的热流体积密度越来越大，这给系统的散热设计也带来了一定的难度，变频器的热设计显得越来越重要。
在变频器的整机设计中，机箱的散热通风结构和散热器的选择对系统的散热是至关重要的环节。
基于此，本文主要对通用变频器的散热优化设计进行论述，详情如下。
关键词：通用变频器；散热；优化设计引言目前，在实际变频器开发的项目中，大多数主要是根据工程设计经验和结构尺寸选择合适的散热器，并根据测试结果来调整散热器的结构。
缩短散热器的设计周期和成本，对项目的开发具有实际的意义。
散热器的种类主要分为铝型材散热器和插片式散热器，与插片式散热器相对比，铝型材散热器肋片和基板之间没有接触热阻，尺寸和种类繁多能满足不同产品应用场合的要求，在变频器中采用较多。
1变频器故障分级变频器在实际使用过程中发生的二类故障，对变频器造成的危害相对较大。
工作人员必须掌握正确的变频器二类故障的诊断和维修方法，才能保证变频器的正常稳定运行。
常见的变频器二类故障主要有速度故障、逆变器开关器件开路故障等几种。
变频器在运行过程中如果SSF发生了故障，就会导致变压器闭环系统开环而损坏变频器或其他相关设施，严重的还会造成人员伤亡等安全事故。
所以，工业企业在日常生产过程中，必须充分重视变频器二类故障诊断和分析工作。
工作人员在诊断变频器速度传感器故障时，应该根据变频器使用的实际情况，采取硬件检测法与软件诊断法相结合的方式，诊断和分析变频器发生的故障。
虽然使用硬件检测法可有效提升变频器二类故障的诊断速度，但是使用该方法不但大幅增加变频器的运行成本，而且只适用于电压输出类型速度传感器故障的检测，而无法进行气体类型传感器故障的检测。
通用变频器功能参数的设置
12, 程序运行暂停输入端子选择 。当输入端子设 定为此功能 , 短接 COM 和该端子 , 变频器暂停运行 , 断开 COM 和该端子 , 变频器恢复运行 。
加减速时间可根据负载计算 , 但在调整中常采 取按负载和经验先设定较长加减速时间 , 通过起 、 停电动机观察有无过电流 、过电压报警 ; 然后将加 减速设定时间逐渐缩短 , 以运转中不发生报警为原 则 , 重复操作几次 , 便可确定出最佳加减速时间 。一 般情况下 , 加 、减速选择同样的时间 [4 ] 。
采用转矩矢量控制功能 , 电动机在各种运行条 件下都能输出最大转矩 , 尤其是电动机在低速运行 区域 。但现在的变频器几乎都采用无反馈矢量控制 , 由于变频器能根据负载电流大小和相位进行转差补 偿 , 使电动机具有很硬的力学特性 , 对于多数场合已 能满足要求 , 不需在变频器的外部设置速度反馈电 路 。这一功能的设定 , 可根据实际情况在有效和无效 中选择一项即可 。与之有关的功能是转差补偿控制 , 其作用是为补偿由负载波动而引起的速度偏差 , 可 加上对应于负载电流的转差频率 。这一功能主要用 于定位控制 [4 - 5 ] 。
115 多功能端子 多功能端 子 , 也称 为 可 编 程 输 入 /输 出 控 制 端
子 , 是为了节省变频器控制端子的数量而进行设置 的 。森兰 SB60 系列有 X1 ～X7 共 7 个多功能端子 , 分别由 F500～F506 对其进行定义 , 通过 X1 ～X7 形 成开关通断完成不同的功能 , 设置范围为 0 ～16。用 户可根据使用需要选择 X1～X7 端子中的任一个实现 某一功能 [4 ] 。
小功率通用变频器的设计与实现
中 图分 类 号 ： ＴＮ７ ７ 文献标志码 ： Ａ
随着 电力 电子技 术 的飞 速 发展 ，变频 器 以
其卓 越 的平滑 调速 性能 、 显 著 的节 能 效果 、 方便
的调 节控 制 、 简单 的维 护等 优点 ， 在工 业 自动控 制领域 得 到广 泛应 用 。笔者 在分 析基 本原 理 的 基 础上 ， 设 计 了一 种低 成 本 用 于小 功 率 三 相异
避 錾 整 到
Ｌ 囹僵
的旋 钮 ， 数字 电路产 生 相应 的触发 信号 ， 驱 动场
步 电动机 的变 频器 。该 变频 器 以一数 字 芯片作
为 可调 节 的 信 号发 生 器 的控 制 核 心 ， 采 用 功率
场效 应 晶体 管作 为 逆 变 电路 元 件 ， 利 用 数 字技 术产 生符 合逻 辑要 求 的脉 冲信号 来驱 动三 相逆
变桥 电路 ， 在 一 定 范 围 内实 现 了三 相 交 流 电频 率 的改变 ， 最终 控 制感应 电动机 的转 速 。
效应 管 构 成 的三 相 六 拍逆 变 电路 ， 输 出三 相 交
流电， 驱 动三 相交 流异 步 电动 机运 转 。
２ 系统 硬 件 设 计
２ ． １ 电 源 模 块
摘要 ： 交 流异步电动 机 的变频 调 速应 用 十分 广泛 。根据 交 一直 一交 变 频理 论 ， 设 计 了 一 种 基 于 ＭＯＳ Ｆ Ｅ Ｔ的低成本 、 高 效 率 的 通用 变频 器 。详 细 介 绍 了逆 变 电 路 结 构 、 驱 动电路 的具体设计 、 脉 冲 信 号 产 生 方 法 等 。经 实 验 和 实 际使 用 证 实 ， 该变频器具有控 制 电路结构 简单 ， 调频操作 方便 ， 可 应 用 于 通 用 异步电动机 ， 具 有 运行 安 全 、 稳定 、 可靠等特点 。
通用变频器的仿真设计开题报告
中国矿业大学
毕业论文(设计)开题报告
课题名称：通用变频器的仿真设计
毕业设计起止时间：2008年3月5日～6月20日
学生姓名：学号：
专业：自动化
班级：自动化04-1班
指导教师：
报告日期：2008年4月6号
说明：
1.本报告前4项内容由承担毕业论文(设计)课题任务的学生独立撰写；
2.本报告必须在第八学期开学两周内交指导教师审阅并提出修改意见；
3.学生须在小组内进行报告，并进行讨论；
4.本报告作为指导教师、毕业论文(设计)指导小组审查学生能否承担该毕业设计(论文)
课题和是否按时完成进度的检查依据，并接受学校的抽查。
低功耗通用变频器的设计
第２ ３卷 第 ６期 （ 第 １５期） 总 ０
机 械 管 理 开 发
ＭＥＣ ＨＡＮ ＣＡＬ Ｉ ＭＡＮ ＡＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥ ＶＥＩ Ｐ Ｊ ＭＥ ０ ＮＴ
２１８年 ｌ 月 （ ０ ２
Ｄｅ ． ｏ ８ ｃ２ ０
Ｖ １ ３ Ｎ ． Ｓ Ｍ Ｎ ． ５ ｏ． ｏ６（Ｕ ｏ１ ） ２ ０
［ ｓｒ ｃ ］ ｈ ａ ｅ ｅ ｅ ｐ ｄａｌ ｏ ｅ ｅ ｅａ ｉ ｅｔｒ ｙｕｉｇｔｅｄ ｄｃ ｔ ｈｐＳ ８ ６ｗ ｉｈｉ ｈ ｈｙｉｔ ｒｔ ｎ ｔｌｇｎ Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｒ ｖ ｌ ｅ ｗ ｐ ｗ ｒ ｎ ｒ ｖ ｒ ｓ ｅ ｉ ｅ ｃ ｉ Ａ ６ ｈ ｉ ｌ ｎｅ ａ ｄ ａ ｄｉ ｅｌ ｅ ｔ ｐ ｄ ｏ ｏ ｇ ｌｎ ｅ ｂ ｎ ｈ ａｄ ｃ ｓ ｇ ｇ ｅ ｎ ｉ
限制 ． 使用 一个 电源 ， 即可 实现方 便的控 制 。 ２ 内含各种 保 护使 内部Ｉ Ｂ 因故 障损 坏 的几 率 ） ＧＴ
优 于直流 调速装 置 。异步 电机 的变频调 速不 仅可 以实 现 平滑 渊节 ， 有 着许 多其 他 交流 调 速 系统 不 可 比拟 还 的优 点 ： 流变 频 渊速 在频 率 范 围 、 态 响应 、 交 动 调速 精 度 、 频转 矩 、 差补偿 、 低 转 通信 功 能等 方 面 的优 势是 其 它 交流调 速方 式难 以达 到的 。本文针 对一 般小功 率交 流 异 步 电动机 变频 调 速 的要求 ． 采用 上 世纪 ９ 年 代末 ０ 才推 出 的多 功 能 高集 成 度专 用 Ｓ ＷＭ控制 芯 片Ｓ ８ ６ Ｐ Ａ ６
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘要使异步电动机实现性能好的调速一直是人们的理想,过去如变极调速、绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速均属于有级调速；而调压调速虽能平滑调速,但调速范围不大,耗能多,仅限于小功率,无法和直流调速系统相比。
随着新技术、新理论的不断发展,变频调速技术应运而生,其控制方式完全可以和直流调速系统相媲美。
因此变频器的应用日益广泛，变频器性能的优劣直接影响着电机的运行特性，所以如何提高变频器的优化控制成为变频技术的关键。
在变频调速中关键的一项就是控制端SPWM波的产生,它不仅要求电压和频率变化呈线性关系,而且要求输出波形尽可能接近于正弦波,特别是对于一些性能指标要求较高的全控型开关器件如IGBT等,其开关频率很高,因此就要求SPWM波发生器要达到一定的开关频率,基波频率也要求相对较高。
为了解决这个问题,可以利用SLE4520这块集成芯片,来生成满足要求的SPWM波。
本设计就是利用AT89C51单片机作为控制主机，与三相PWM集成芯片SLE4520配合工作，设置一种SPWM波生成的算法，通过单片机的定时模块产生脉冲，并将其送入SLE4520中，最后将SPWM脉冲送至逆变桥臂上下的IGBT中来控制逆变电路。
本设计的优势在于可以通过键盘/显示来进行变频器的智能控制。
在不同的工作状态下，可以显示不同的数据，再配合上各种故障保护电路，可以使得变频器安全的工作。
关键词：SLE4520 单片机 SPWM脉冲ABSTRACTTo achieve good performance asynchronous motor speed is ideal, such as speed regulating pole change motor rotor asynchronous and winding speed rotor circuit resistance of all belong to have stepless speed regulation, And although speed regulating speed can be smooth, but not more than energy-consuming, speed limits, only small power, compared with dc speed control system. With the new technology, the new theory of frequency conversion technology unceasing development, the control mode, and can completely Dc speed control system. But in the frequency conversion control is one of the key is the wave of SPWM not only requires the voltage and frequency variation, and the requirements of a linear relationship between output waveform in sine as close as possible, especially for some performance index to demand higher all-controlling switching device IGBT etc, such as the high frequency switching, so requires SPWM wave generator to reach a certain switching frequency wave frequency also require relatively high. In order to solve this problem, you can use SLE4520 this integration chip, to meet the requirements of SPWM wave generated.This design is to use AT89C51 as host, and three-phase PWM control SLE4520 integrated chips, setting an SPWM wave generated by MCU timing algorithms, and will produce pulses module to SLE4520, finally will SPWM inverter pulse to bridge the arm upper-and-lower IGBT inverter circuits to control. The design of the keyboard/strengths can display for converter intelligent control. In different working conditions, can show the different data, combined with the various fault protection circuit, can make the job security. Keywords：SCM（Single Chip Microcomputer）SLE4520SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)河南理工大学本科毕业设计论文目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 交流电动机调速发展现状 (1)1.2 SPWM控制技术介绍 (3)1.3 本系统设计的主要内容及意义 (4)2 变频器应用电路 (5)2.1 变频器的发展动向及技术指标 (5)2.1.1 变频器的发展情况 (5)2.1.2 变频器技术的发展趋势 (7)2.1.3 变频器的技术指标 (8)2.2 变频器结构与功能 (9)2.2.1 变频器主电路结构及功能 (9)2.2.2 变频器控制电路结构及功能 (15)2.3 SPWM脉冲生成原理 (17)3 变频器V/F控制技术 (20)3.1 V/F控制的原理 (20)3.2 V/F曲线的选择 (20)3.3 转速开环的V/F控制方式 (21)3.4 转速闭环的V/F控制方式 (23)4 变频器硬件电路设计部分 (25)4.1 变频器主电路设计 (25)4.2 变频器控制电路设计 (26)4.2.1 AT89C51单片机 (26)4.2.2 SLE4520集成芯片 (27)4.2.3 通用键盘显示电路 (32)4.2.4 ADC0809模/数转换芯片与AT89C51的接口 (36)4.2.5 存储器EPROM2764和EEPROM2864的扩展技术 (39)4.3 以速度为控制对象的变频器 (40)5 变频器系统软件框架的构建 (43)5.1 主程序流程图 (43)5.2 单片机与SLE4520相结合形成SPWM脉冲 (44)5.3 8279通用键盘和显示电路软件设计 (49)5.4 变频器运行过程中参数调整模块设计 (56)5.5 变频器采样及故障检测模块设计 (57)5.6 定时器中断模块设计 (58)总结 (59)致谢 (60)参考文献 (61)1 绪论1.1 交流电动机调速发展现状电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，在实际应用中，一是要使电动机具有较高的机电能量转换效率；二是根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。
电动机的调速性能好坏对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。
电动机和控制装置一起合成电力传动自动控制系统。
以直流电动机作为控制对象的电力传动自动控制系统称之为直流调速系统;以交流电动机作为控制对象的电力传动自动控制系统称之为交流调速系统。
根据交流电机的类型，相应有同步电动机调速系统和异步电动机调速系统。
由于直流电动机的转速容易控制和调节，采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。
因此，长期以来在变速传动领域中，直流调速一直占据主导地位。
但是，由于直流电动机的机械式换向器和电刷存在以下弱点，这给直流调速系统带来了不足。
①机械式换向器表面线速度及换向电流、电压有极限容许值，这就限制了电机的转速和功率。
如果要超过极限容许值，则会极大的增加电机制造难度和成本，并使得调速系统趋于复杂。
②机械式换向器必须经常检查和维修，电刷必须定期更换，使得直流调速系统维修工作量大，维修费用高，也直接影响设备正常的生产。
③在易燃、易爆、多粉尘、多腐蚀性气体的生产场合更不宜使用直流电动机。
由此可见，这将使得直流调速系统的应用受到限制。
然而，采用无换向器的交流电动机组成的交流调速系统代替直流调速系统可以突破这些限制，满足生产发展对调速传动的各种不同的要求。
交流电动机，特别是鼠笼型异步电动机，具有结构简单、制造容易、坚固耐用、转动惯量小、运行可靠、很少维修、使用环境及结构发展不受限制等优点。
但是长期以来由于受科技发展的限制，把交流电动机作为调速电机所存在的问题未能得到较好的解决，只有一些调速性能差、低效耗能的调速方法，如:①绕线式异步电动机转子外串电阻及机组式串级调速方法。
②鼠笼式异步电动机定子调压调速方法(自祸变压器、饱和电抗器)及后来的电磁(滑差离合器)调速方法。
20世纪60年代以后，由于生产发展的需要和节省电能的要求，促使世界各国重视交流调速技术的研究与开发。
尤其是20世纪70年代以后，由于科学技术的迅速发展为交流调速的发展创造了极为有利的技术条件和物质基础。
从此，交流调速理论及应用技术得到了较快的发展，大致体现在以下几个方面。
1. 电力电子器件的蓬勃发展促进了交流技术的迅速发展和交流调速装置的现代化电力电子器件是现代交流调速装置的支柱，其发展直接决定和影响交流调速的发展。
20世纪80年代以前，变频装置功率回路主要采用晶闸管元件。
装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装置相比。
80年代中期以后用第二代电力电子器件GTR,GTO,VDMOS-IGBT等制造的变频装置在性能与价格比上可以与直流调速装置相媲美。
随着电力电子器件向大电流、高电压、高频化、集成化、模块化方向的继续发展，第三代电力电子器件是20世纪90年代制造变频器的主流产品，中、小功率的变频调速装置(I-1000KW)主要是采用IGBT，中、大功率的变频调速装置(1000-IOO OOKW)采用GTO器件。