SPWM变频调速系统的课程设计

SPWM变频调速系统

摘要：变频调速是交流调速中的发展方向。变频调速也有多种方法，本文对目前研究领域相当活跃的正弦波脉宽调制技术(SPWM)的变频调速作了一定的研究，并进行了实践。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，本文对目前大部分通用变频器所采用的控制算法——恒压频比控制

Abstract:Variable-speed drive system is the direction of AC Variable-speed rive system.There are many for frequency-varied speed-regulated.In this paper,theauthor studied and analyzed one of the control way which is very searched by many people,and it is a constant volts/hertz ratio control technology.

The mathematical model of AC induction motor is the base of control Algorithmic for studying.This paper introduce the AC induction motorfirstly.

In this design the single chip micorcomputer-80C196MC is used.This microcomputer is very suitable for motor's controlling.The control circuit including80c196mc is the core of this system.There are hardware Designs in this paper and the software design is the emphasis.

目录

一绪论 (3)

1.1变频调速的基本原理 (3)

1.2研究变频调速的目的和意义 (4)

二恒压频比控制的SPWM变频系统的分析 (4)

2.1变频调速基本原理 (4)

2.2变频调速控制方式分析 (5)

2.3 SPWM逆变技术 (6)

2.3.1静止式SPWM间接变压变频装置 (6)

2.3.2 SPWM调制变频技术 (6)

2.3.3单极性SPWM法 (7)

2.3.4双极性SPWM法 (9)

2.4SPWM控制信号的产生方法 (11)

2.4.1(1)SPWM的模拟控制 (11)

2.4.2 SPWM的自然采样法 (12)

2.5三相电压型逆变电路 (12)

第3章SPWM变频调速系统仿真 (15)

四总结 (15)

参考文献 (16)

一绪论

变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变频器。其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。

1.1变频调速的基本原理

变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s) 从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转速两种。在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。

1.2研究变频调速的目的和意义

在电力拖动领域，解决好电动机的无级调速问题有着十分重要的意义，电机调速性能的提高可以大大提高工农业生产设备的加工精度、工艺水平以及工作效率，从而提高产品的质量和数量;对于风机、水泵负载，如果采用调速的方法改变其流量，节电效率可达20%-60%。

在很长的一个历史时期内，调速传动领域基本上被直流电机调速所垄断，这是和实际中交流电机的广泛使用是一对存在的矛盾，许多应用交流电机的设备为了达到调节被控对象的目的，只能采用物理的方法，例如采用风门，阀门控制流量等，这样浪费能源的问题就很突出，费用就大。而且在采用直流调速的方面由于直流电机固有的缺点—换相器和电刷的存在，使得维修工作量大，事故率高，电机的大容量使用受到限制，在易燃易爆的场合无法使用，因此开发交流变频调速势在必行。

二 恒压频比控制的SPWM 变频系统的分析

本章是整个课题研究的技术理论基础。主要分析了变频调速的基础知识，逆变的基本原理以及SPWM 正弦脉宽调制波形发生原理等相关理论。

2.1变频调速基本原理

异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为

p n f n /6011 (2 -1 )

其中1n 为同步转速(r/min)

1f 为 定 子 频率，也就是电源频率(Hz);

p n 为 磁 极 对数。