变频调速系统硬件设计.doc

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1、变频调速系统硬件设计发布时间：2010-04-2009:58编辑：森兰变频器节能文章专栏交流变频调速技术是集电力电子，自动控制，微电子，电机学等技术之大成的一项高新技术。它以其优越的调速性能，显著的节能效果和在国民经济各个领域的广泛的适应而被国内外认为是世界上应用最广。交流变频器调速技术是集电力电子，自动控制，微电子，电机学等技术之大成的一项高新技术。它以其优越的调速性能，显著的节能效果和在国民经济各个领域的广泛的适应而被国内外认为是世界上应用最广，效率最高，最理想的电气传动方案,是电气传动的发展方向,它以提高产品的质量和产量，节能资源，降低消耗，为

2、提高企业的经济效益提供了重要的手段，现已有取代直流电动机的趋势。SPWM交流变频器调速系统是一种采用8031单片机控制器，结合专用大规模集成电路SLE4520构成的微机控制PWM交流变频器调速系统。单片机控制器除完成SLE4520所需要的外围支持功能外，还重点对系统进行故障检测，自动保护，函数变换，状态显示等控制管理工作。文章提出了启动/运行双循环检测控制方案，合理地利用了8031单片机的定时，中断及位操作等功能，实现了用单片机对复杂的PWM变频器调速系统的全面控制，并给出了系统的硬件结构及软件设计。变频器调速概况众所周知，直流调速系统具有较为优良的

3、静动态性能指标。在很长的一个历史时期内，调速传动领域基本上被直流电动机调速系统所垄断。直流电动机虽有调速性能好的优势，但也有一些固有的难于克服的缺点。主要是机械式换器带来的弊端.其缺点是：1.工作量大，事故率高；2.容量、电压、电流和转速的上限值，均受到换向条件的制约，在一些大容量，特大容量的调速领域中无法应用；3.使用环境受限，特别是在易燃易爆场合，难于应用。而交流电动机有一些固有的优点：1.容量、电压、电流和转速的上限不象直流电动机那样受限制；2.结构简单，造价低；3.坚固耐用，事故率低，容易维护。它的最大缺点是调速困难，简单调速方案的性能指标不

4、佳。随着交流电动机调速的理论问题的突破和调速装置性能的完善，交流电动机调速性能差的缺点已经得到克服。目前，交流调速系统的性能已经可以和直流调速系统相匹敌，甚至可以超过直流系统。交流电动机大多数调速方案的基本原理很早以前就已经确立了。仅是由于电力变换技术和控制手段的制约，有的被限制在实验室中，有的虽付诸实用也因稳定性，可靠性及维护等方面的某些不足，在当时历史条件下使用范围受到一定的限制。60年代中期，普通晶闸管，小功率晶体管的实用化，使交流电动机变频器调速也进入了实用化。采用晶闸管的同步电动机自控式变频器调速系统，采用电压型或电流型晶闸管变频器器的笼型

5、电动机调速系统（包括不属变频器方案的绕线转子异步电动机的串级调速系统）等先后实现了实用化，使变频器调速开始成为交流调速的主流。此后的20多年中，电力电子技术和微电子技术以惊人的速度向前发展，变频器调速传动技术也随之取得了日新月异的进步。变频器调速的发展正弦波脉宽调制(SPWM)技术在变频器器中得到广泛的应用。SPWM变频器器调压调频一次完成，整流器无需控制，简化了电路结构，而且由于以全波整流代替了相控整流，因而提高了输入端的功率因数，减小了高次谐波对电网的影响。此外，由于输出波形由方波改进为PWM波，减少了低次谐波，从而解决了电动机在低频区的转矩脉动

6、问题，也降低了电动机的谐波损耗和噪声。PWM技术的应用是变频器器的发展主流。SPWM的调制原理是使变频器器的输出脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内面积相等，改变调制波的频率和幅值即可调节逆变器输出电压的频率和幅值。现代变频器技术是以交流电动机为核心控制的技术，变频器调速是以变频器器向交流电动机供电，并构成开环或闭环系统。变频器器是把固定电压.固定频率的交流电变换为可调电压.可调频率的交流电的变换器.从结构上看,变频器器可以分为交-交变频器和交-直-交变频器器。交-交变频器器又称为直接变频器器，它直接将电网的交流电变换成电压和频率可调的交流

7、电输出。采用交-交变频器器供电的调速系统称为交-交变频器调速系统。交-直-交变频器器又称间接变频器器，根据变频器器输出频率和电压的控制方式的不同，交-直-交变频器器可分为三种：1.用可控交流器调压，用逆变器调频的交-直-交变频器器.2.用不可控整流器整流，斩波器调压，逆变器的交-直-交变频器器。3.用二极管整流，PWM逆变器同时调频调压的交-直-交变频器器。前两种的可控功率级，第一级完成调压的任务，第二完成调频的任务，调压调频分别进行。后一种只有一级可控功率级，调压，调频均由逆变器完成，与前两中相比，后一种有如下优点：功频交流电二极管蒸馏和中间电容滤

8、波后供PWM逆变器逆变，功率因素提高，PWM逆变器是通过改变脉冲宽度来改变电压的，而且变频器，变压同时进行，