靖东毅交流电动机spwm变频调速系统设计

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1、西安工程大学课程设计（报告）课程设计（报告）题目：交流电动机SPWM调速控制系统设计学院：机电工程学院专业班级：11级机械工程及自动化02班指导教师：张敏职称：教授学生姓名：靖东毅学号：41102010205II西安工程大学课程设计（报告）摘要变频调速是交流调速中的发展方向，有多种方法可以实现变频调速，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。本设计首先对变频调速的对象——交流电动机的变频调速原理进行了介绍，并展开介绍SPWM变频调速的理论基础。其次介绍了调速系统的总体设计思想以及详细

2、设计思路，并给出了完整的硬件电路设计，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。在硬件电路设计中，本文采用了SA868调制芯片产生SPWM信号，比传统的模拟电路产生SPWM波具有电路简单、控制性能优良及高可靠性等特点。关键词：变频调速，SPWM，SA868调制芯片I西安工程大学课程设计（报告）目录1.绪论11.1变频调速的发展11.2变频调速的优点11.3SPWM变频调速的优点12.变频调速原理22.1交流电动机变频调速原理22.2SPWM变频调速的理论基础22.2.1SPWM的概念22.2.2SPWM调制原理23．

3、恒压频比控制的SPWM变频系统的分析43.1变频调速控制方式分析43.2静止式SPWM间接变压变频装置53.3SPWM调制变频技术53.3.1单极性SPWM法63.3.2双极性SPWM法73.4SPWM控制信号的产生方法94.调速系统的设计104.1调速系统的整体设计思想104.2主电路设计104.2.1主电路设计104.3SA868电路设计114.3.1SA868芯片简介114.3.2外部引脚及内部原理框图114.3.3工作原理及控制124.3.4SA868的保护电路144.3.5SA868基本外围电路设计155.其它模块电路设计165.1电压电流检测电路16

4、5.2调节器设计165.3速度检测电路175.4保护电路设计175.4.1过电流保护175.4.2IGBT开关过程中的过电压保护185.4.3启动限流保护196.总结19II西安工程大学课程设计（报告）7.参考文献21II西安工程大学课程设计（报告）1.绪论1.1变频调速的发展二十世纪末以来,电力电子技术及大规模集成电路有了飞速的发展，在此技术背景下SPWM电路构成的变频调速系统以其结构简单、运行可靠、节能效果显著、性价比高等突出优点而得到广泛应用。众所周之早期的交-直-交变压变频器说输出的交流波形都是矩形波或六拍阶梯波，这是因为当时逆变器只能采用半控式的晶闸管

5、，会有较大的低次谐波，使电动机输出转矩存在脉动分量，影响其稳态工作性能。为了改善交流电动机变压变频调速系统的性能，在出现了全控式电力电子开关器件之后，科技工作者在20世纪80年代开发应用PWM技术的逆变器，由于它的优良技术性能，当今国内外生产的变压变频器都已采用这种技术。PWM技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变为电压脉冲序列，并通过控制电压脉冲宽度或电压脉冲周期以达到改变电压的目的，或者通过控制电压脉冲宽度和电压脉冲序列的周期以达到变压和变频的目的。在变频调速中，前者主要应用于PWM斩波（DC－DC变换），后者主要应用于PWM逆变（DC－AC变换）

6、。PWM控制技术有许多种，并且还在不断发展中。但从控制思想上分，可把它们分成四类，即等脉宽PWM法、正弦波PWM法（SPWM）、磁链跟踪PWM法（SVPWM）和电流跟踪PWM法等。本课题设计主要介绍正弦波SPWM的变频调速控制系统。SPWM(SinusoidalPWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同.,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。1.2变频调速的优点（1）系统稳定且平滑性好，调速范围广；（2）变频器容量不断扩

7、大，结构小型化，逐渐多功能化和高效性化；（3）在故障率方面，由于直流电动机本身的弱点，变频调速系统具有较大的优势；（4）在工作特性方面，静态特性和动态特性都能做到和直流调速系统不相上下的程度。20西安工程大学课程设计（报告）1.3SPWM变频调速的优点基于集成SPWM电路构成的变频调速系统具有以下优点：（1）结构简单。（2）运行可靠。（3）节能效果显著。（4）性价比高。2.变频调速原理2.1交流电动机变频调速原理对于笼型异步电动机来说，要调节转速，可以通过改变同步转速来实现。而同步速与频率有如下关系：其中：-极对数-供电频率-同步速由上式可知，当频率连续可调时，

8、电动机的同步速也连续可调