变频调速系统设计可以分为两个重要部分

变频调速系统设计可以分为两个重要部分，软件设计与硬件设计。

本设计首先简要阐述ﻫ了变频调速的基础技术，ＳPＷM理论及常用的设计方法等。

然后对变频调速的硬件做了系统电路地描述。

对整个系统的主电路、控制电路、各种保护电路及控制实现的软件都进行了ﻫ系统的分析。

主电路部分给出了整流、滤波、逆变器等器件各个环节的参数的计算。

控制电ﻫ路采用TＭS320Ｆ２812、显示电路、输入电路、检测电路等，并配备了系统保护电路。

在硬ﻫ件电路的基础上，用MAＴLAB工具对系统进行了开环和闭环系统的ＳPWＭ仿真。

仿真实验结果表明,这些设计使系统能够可靠工作,运行状态良好,达到了设计目的。

最后给出了各个软件设计的系统流程图。

ﻫ关键词：变频调速，正弦波脉宽调制，ＩPＭ，智能功率模块，ＳPwM,ＴＭS320Ｆ28124一Summａry-ﻫＴｈｅｖａriａbleｓｐeeｄCａllﻫｂｅｄividｅd ｉｎto tｗoﻫiｍｐortａnt parｔｓ:soft desｉｇｎﻫaｎdhardwareﻫdｅsign.Tｈｅｄesiｇnｆirｓtly exｐlainsﻫtｈeｂasｉcﻫteｃhniques．oｆﻫthe ｖａriableｓpｅｅd,thｅtｈeoryaｎdｍethｏdof ｔhｅSPＷM．Tｈen theｍajorﻫhardwaｒｅcｉｒcｕｉt iｓｉｎtroduced,EspecilｌyﻫTMS3２０Ｆ２812 anｄIＰＭ.Theﻫcaｌcuｌation ａbouｔﻫparametｅrﻫismadｅin theﻫmajorﻫｃiｒcuit．Ａt the sａme time ｔhｅsecｕrｉtyof tｈe ｃiｒcuｉt wａsﻫeｑuipped.ﻫDSＰwasﻫrｅgaｒdedas tｈe coｎtｒｏlｌer ｃore of tｈe SPWM.We estabｌishﻫasｙsteｍmoｄelﻫwhｉcｈcontｒoｌsyｓｔem sｐeed ｏｐｅnand closeﻫｌｏopｗith SＰWＭ，wｅsiｍulate ａnｄﻫanalｙｚethe ｃoｎtrolﻫsyｓtem ｔhｒouｇhMATＬAB.Thesimulation resuｌｔs ｄemonstrate that it isａﻫｈｉghvａlue tｏｐopulａｒiｚeﻫａndﻫapｐlｙﻫtheﻫｃｏｎｔｒolｌing syｓtem.Fiｎａl ｌyTｈｅdesｉgnﻫaｌsoｇaveﻫthe flow chart about tｈe sofｔﻫdesigｎ．ﻫKｅyﻫwｏrd：vａribl ｅfreqency adjustｉｎg spｅｅｄ,，IPＭ，SPWＭＰowerﻫSuｐplyMｏｄulｅTＭＳ32０F2812,ﻫ5贵州大学硕士学位论文ﻫ附：学位论文原创性声明和关于学位论文使用授权的声明原创性声明ﻫ本人郑重声明:所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下, 独立进行研究所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本ﻫ论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。

ﻫ对本文的研究曾做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确ﻫ方式标明。

本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名：也是垒El 期：ﻫ2QＱ涩生≤旦关于学位论文使用授权的声明本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定,同ﻫ意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子ﻫ版,允许论文被查阅和借阅;本人授权贵州大学可以将本学位论ﻫ丈的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、ﻫ缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。

ﻫ（保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：德题导师签名:鞋日霸：贵州大学硕士学位论文1.1交流调速的意义ﻫ电动机及其控制在国民经第一章交流调速的发展ﻫ济中起着重要作用。

无论是在工农业生产、运输、国防宇航、ﻫ医疗卫生、商务与办公设施还是日常生活中的家用电器，都广泛地使用各种各样的电动机。

电动机是电能应用的主要形式，是应用最广泛到机械能的变换装置，世界上超过60％的发电量用于驱动各种各样的以电动机的为基础的电力传动装置与系统。

其中许多的机械有着调速的要求，如车辆、机床、造纸机械、纺织机械等等。

另一类设备如风机、水泵等节约电能也ﻫ需要调速。

为了减少运行的损耗,满足生产工艺等要求为目的，需要对电动机进行调速控制。

ﻫ鉴于直流传动具有优越的调速性能,高性能可调速系统一般采用直流电动机。

在过去，ﻫ直流电动机调速系统占据主导地位。

但是直流电动机本身在机构上存在严重的问题，它的机ﻫ械接触式换向器不但结构复杂、制造复杂、生产周期长、价格昂贵；而且运行中容易产生火ﻫ花,以及更换机械强度不高,电刷易于磨损等,在运行中需要有经常性的维护,同时对环境的要求也比较高，不能使用于化工、矿山等周围环境中,如有粉尘、腐体和易燃、易爆气体ﻫ的场合：即便应用在车辆牵引上,也感到维护检修不便，特别是由于换向问题的存在，直流ﻫ电动机无法做成高速大容量的机组，目前高速直流电动机所能做到的最大容量只有400千瓦ﻫ左右，低速的也只能做到几千千瓦，容量较大的直流电机往往要做成双电枢，远远不能适应ﻫ现代生产向高速大容量化发展的要求。

众所周知，直流他励电动机是一种控制性能非常优越的电动机,因为于几何中性线上，电机的励磁回路所产生的励磁电流与电枢回路所产生的电ﻫ枢电流在空间是相互垂直的。

若不考虑磁路饱和的影响，它们之间没有耦合关系，互不影响,ﻫ可以分别独立进行调节,所以它调速方便，只要改变电机的输入电压电流,就可以在宽广的范围内实现无级调速，而且在磁场一定的条件下它和电枢电流成正比,它的转矩易于控制,ﻫ因此直流电动机调速系统比较容易得到良好的动态特性,所以过去直流电动机调速系统一直在变速传动领域中占主导地位。

而交流电机早在十九世纪八十年代中期就己问世，由于它具ﻫ有消耗原料少、制造成本低、结构牢固、运行安全可靠、环境适应性强以及易于向高压、高ﻫ速度和大容量方向发展等特点,迅速得到广泛的应用。

这种所谓的不变速系统是指交流电机本身不进行调速，而为了达到对整个系统的控制又不得不采用其它的措施进行调速，从而白自消耗了大量的电能。

这样，如何从本质上改变交流电机调速控制特性,使之具有直流电机ﻫ１贵州大学硕士学位论文ﻫ的调速性能，便成为近几十年来电气传动研究工作者努力研究的主要课题之一。

交流调速系统具有以下几个主要优点:交流电动机的价格远低于直流电动机,而且结构ﻫ简单、重量轻、制造方便、坚固耐用、可靠性和运行效率高，不易出故障，维修工作量小；使用场合没有限制,在恶劣的甚至是含有易燃易爆性气体的环境中安全运行；单机容量远大ﻫ于直流电动机。

正是由于交流电动机的这种优势,使它在电力拖动系统中的应用范围比直流ﻫ电动机要广泛得多，约占整个电力拖动总容量的80%以上。

在整个电机调速中有重要的地位。

而制约交流调速发展的重要原因是,交流电机是高阶、多变量、强耦合、非线性系统，与直流电机相比，转矩难于控制。

ﻫ交流变频调速技术是集电力电子技术、微电子技术、电机学及自动控制于一身的一项ﻫ技术高度发展的产物，它是通过改变电动机定子供电频率来控制转速,从而实现交流电动ﻫ机调速的一种方法。

交流变频调速以其调速范围广，平滑性好，具有优良的动静态特性,显著的节能效果和广泛的适用性被公认为应用性好、效率高，是理想的电气传动方案。

随ﻫ着电力电子学与电子技术的发展,新型电力电子器件不断涌现，微处理器的进步,使得采ﻫ用半导体交流技术的交流调速系统得以实现,特别是大规模集成电路和计算机控制技术的ﻫ发展，以及现代控制理论的不断创新,为交流电力传动的开发创造了有利条件，使得交流电力传动加宽了调速范围、提高了稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行的技术性能。

随着各种功率半导体开关器件的相继问世，使得长期阻碍变频技术推广应用的关键问题一如何构成经济、可靠的高性能大功率变频器得到解决，从而使变频调速方式在工ﻫ业应用中显示出强大的生命力。

近年来,随着数字化控制的变频调速系统获得巨大发展，先进的控制理论(如磁场定向矢量控制、直接转矩控制)被广泛应用,变频装置中的电器件ﻫ如IGＢＴ、IGCＴ等性能大大提高,同时核心控制计算机从1６位机发展到普遍使用高速数字信号处理器(DＳＰ)，来进行复杂的控制算法运算,快速运算和高精度控制。

现代的数字化控ﻫ制变频调速系统噪声大大降低，耗电大幅度减少,并且可以得到良好的电流波形,从而使系统更加可靠。

同时调速范围、调速精度、动态响应、输出性能、功率因数、运行效率和ﻫ使用性等方面都是不可比拟的。

目前全数字化控制变频调速电流响应可达到0．卜0．7ms,ﻫ速度响应可达到2-4 ms,足以满足传动领域当前的需要。

交流调速系统发生了质的飞跃,逐步取代直流调速系统，成为主要的传动装置,现代高速列车、地铁、电动汽车都采用了ﻫ交流调速系统。

2ﻫ贵州大学硕士学位论文1.2ﻫ电力电子技术ﻫ变频技术是建立在电力电子技术基础之上的。

在低压交流电动机的传动控制中,应用ﻫ最多的功率器件有GTO、GTＲ、IGBT以及智能模块IPＭ(IntelligenｔPoｗer Moduｌｅ），后面ﻫ两种集GTR的低饱和电压特性和MＯSＦET的高频开关特性于一体，是目前变频系统和通用变ﻫ频器中最广泛使用的主流功率器件。

ＩGＢT作为第二代的电力电子器件，它的应用使变频器的性能有了很大的提高,主要表现为：ﻫ＞发热减少,将曾占主回路发热50—7０％的器件发热降低了３０%：ﻫ>ﻫ高载波控制,使输出电流波形有明显改善:ﻫ> 提高开关频率,实现了电机运行的静音化：ﻫ＞驱动功率减少，体积趋于更小；ﻫ智能功率模块（IP Ｍ)是向第四代器件功率集成电路（ＰIC）的过渡产品,是微电子技术和ﻫ电力电子技术相结合的产物。

它不但提供一定功率输出能力，而且具有逻辑、控制、传感、ﻫ检测、保护和自诊断等功能。

IPM具有以下特点: ◆开关速度快,驱动电流小，控制驱动更为简单;ﻫ◆采用了隔离技术,散热更均匀,体积更加紧凑；◆ﻫ集成度高，它集成了驱动电路、保护电路甚至光耦,大大缩短开发时间:ﻫ◆内含电流传感器,可以高效迅速地检测出过电流和短路电流，能对功率芯片给予足够的保护，故障率大大降低;ﻫ◆保护功能丰富，如电流保护、电压保护、温度保护等一应俱全,实现了ﻫ信号处理、故障诊断、自我保护等多种智能功能，既减小了体积、减轻了重量,又提高了可靠性；ﻫ◆由于在器件内部电源电路和驱动电路的配线设计上做到优化，所以浪涌ﻫ电压,门极振荡,噪声引起的干扰等问题能有效得到控制；◆很高的性能价格比，IPM的售价已逐渐接近IＧＢＴ,而采用IPM后的开关电源容量、驱动功率容量的减小和器件的节省以及综合性能提高等因素ﻫ3贵州大学硕士学位论文ﻫ后在许多场合其性价比己高过IGBT，有很好的经济性;目前IPM己经在工业变频器（中、小功率）中被大量采用，随着技术的不断改进，ＩＰM的功率也越来越大。