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《基于双pwm技术的交流变频调速系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、继电器第31卷 第10期Vol.31 No.102003年10月15日 RELAYOct.15,200363基于双PWM技术的交流变频调速系统刘永顺1,李淑平2,周瑞3(1.安阳师范学院物理系,河南安阳455000; 2.许继集团有限公司,河南许昌461000;3.驻马店电业局,河南驻马店463000)摘要:阐述了采用双PWM技术的变频调速系统的工作原理,简要介绍了TMS320F240芯片的特点及其用于双PWM控制系统时硬件框图,并对今后变频调速的发展作了展望。关
2、键词:双PWM; 功率因数; 整流器,逆变器; 谐波; 事件管理器中图分类号:TM921.51 文献标识码:B 文章编号:100324897(2003)1020063203继电器第31卷 第10期Vol.31 No.102003年10月15日 RELAYOct.15,2003631 前言在变频调速领域,一般的变频器都采用单PWM技术,其整流部分大多都采用不可控整流方式,但这种单PWM变频器存在功率因数低、网侧谐波污染严重、无法实现能量的再生利用等缺点,对于
3、要求不太高的场合,可以通过功率因数补偿器或增加其它外围设备来提高功率因数、减小谐波、使能量能够再生利用。目前,随着电力电子技术和微机控制技术的飞速发展,特别是近年来数字控制芯片的出现使PWM控制容易实现,加上PWM技术的诸多优点,它在变频调速系统中的应用越来越广泛。2 双PWM变频器工作原理在交-直-交变频调速系统中,整流器和逆变器均采用双PWM技术,称为双PWM变频调速,其无须增加任何附加电路就能实现变频器再生能量向电网回馈和节省能量,可实现功率双向流动。采用PWM整流技术,它直接对整流桥上各电力电子器件进
4、行正弦PWM控制,使得输入电流接近正弦波,其相位与电源相电压相位相同。这样,输入电流中就只含与开关频率有关的高次谐波,这些谐波次数高,容易滤除,同时也使功率因数接近1,减少对电网的公害。双PWM具有输入电压、电流频率固定,波形均为正弦,功率因数接近1,输出电压、电流频率可变,电流波形也为正弦的特点。这种变频器可实现四象限运行,从而达到能量的双向传送。图1为双PWM变频器主回路,主电路由进线电抗器、整流器、中间储能电容器、逆变器和电机组成,主开关器件采用绝缘门极双极晶体管(IGBT)[1]。工作原理如下:(1)
5、能量由三相交流电网流向电动机负载当电动机处于拖动运行状态时,能量由交流电网经整流逆变器中的桥式整流器向滤波电容器Cd充电,此时变频器的6个IGBT管在PWM控制下,以调频调压(VVVF)方式工作,使变频器输出电压U0与工作频率f成正比,这不仅使交流电机得到恒力矩特性,而且输入到电动机的电流为正弦波,减少了高次谐波电流的损耗。图1 系统主电路Fig.1 Themaincircuitofsystem(2)电动机再生能量馈入三相交流电网在变频调速过程中,当电动机处于减速运行时,由于负载惯性作用进入发电状态,此时交
6、流电动机的再生能量经逆变器中开关元件和续流二极管向中间直流环节的储能电容充电,使电容器两端电压升高,此时整流逆变器的开关元件在PWM控制下,将能量馈入交流电网,完成能量的双向流动。同时由于PWM整流器闭环控制作用,加上使用自关断器件,开关频率的大幅度提高,使馈入电网的电流为电网电压同相位的正弦波电流,使系统的功率因数约等于1,提高了系统功率因数,消除了网侧谐波污染。此时储能电容器也能对交流电源输入电路的漏抗所产生的无功电流起到补偿作用。双PWM变流器的控制系统核心控制芯片采用TI公司生产的一种新型微处理器TM
7、S320F240DSP,TMS320F240是一款专门为电机控制而设计的DSP,因而,它不仅具有普通数字信号处理器的高速运算功能——20MIPS的处理能力,而且片内还集成了继电器64继电器64丰富的外设功能模块:双10位AD转换器,28个可独立编程的多路复用IO引脚,带有锁相环的时钟模块,带中断的看门狗定时器模块等。特别是F240片内设置了一个事件管理器可以很容易地产生规则采样PWM,可提供12路比较PWM通道,3个具有死区功能的全比较单元,3个单比较单元,3个16位通用定时器等,这一外设装置大大简化了用
8、于产生同步脉宽调制PWM波形的控制软件和外部硬件,只需很少的CPU干预即可产生所需的PWM波,因而特别适合于控制需要多个PWM输出的装置,它集DSP的信号高速处理能力及适用于电机控制的优化外围电路于一体,且价格便宜,大大减少了控制系统的体积,提高了系统的性能价格比。DSP主要包括算术逻辑运算单元ALU、寄存器集、辅助算术逻辑单元ARLU、乘法器、乘法移位器、累加器、加法移位器、时钟锁相环电路、事件管
