基于单片机的交流调速系统控制设计设计

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1、基于单片机的交流调速系统控制设计目录前言……………………………………………………………2第1章交流调速系统的概述…………………………………31.1交流调速的基本原理………………………………………31.2交流调速的分类…………………………………………41.2.1全数字化控制系统……………………………………41.2.2PWM技术…………………………………………………51.2.3高压大容量交流调速系统………………………………51.3交流调速的特点…………………………………………5第2章交流调速系统的硬件设计………………

2、……………62.1转差频率控制原理………………………………………62.2系统设计的参数…………………………………………62.3用单片机控制的电机交流调速系统设计…………………62.3.1调速系统总体方案设计…………………………………62.3.2元器件的选用…………………………………………72.3.3系统主回路的设计………………………………………102.3.4SPWM控制信号的产生……………………………………112.3.5光电隔离及驱动电路设计………………………………122.3.6故障检测及保护电路设计………………

3、………………132.3.7模拟量输入通道的设计………………………………14第3章系统软件的设计………………………………………153.1主程序的设计………………………………………………153.2转速调节程序………………………………………………153.3增量式PI运算子程序……………………………………16结论……………………………………………………………18参考文献…………………………………………………………195前　言随着电力电子技术、微电子技术和自动控制理论的发展，交流调速技术也有了日新月异的变化。由于以微处理器

4、为核心的数字控制系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响，且单片机具有功能强、体积小、可靠性好和价格便宜等优点，现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱之一。其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律。在现代工业企业中，绝大多数工作机械的运行时由电动机拖动的，因而掌握拖动系统的调速知识是十分重要的。电动机调速分为直流调速和交流调速。直流电动机的调速性能好，因此在调速领域中曾一直占主导地位。交流电动机与直流电动机相比，具有结构简

5、单、构造方便、成本低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率高等许多优点，以前未得到大规模的应用，主要是由于调速困难。随着现代科学技术的高速发展，现代电力电子技术、微电子学、现代控制理论、微机控制技术等为交流电机调速提供了全新的理论和技术，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高地稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能。进入21世纪交流调速技术也进入了现代交流调速技术时代，现代交流调速技术也成为人类社会的重大技术进步之一。其发展速度之快、应用覆盖范围之广都是前所未有的。而且应用实

6、践表明，采用现代交流调速技术极大的提高了传动系统的运行质量，同时，带来了巨大的经济和社会效益。5第1章交流调速系统的概述1．1交流调速的基本原理交流异步电动机的调速方式有多种，诸如调压调速、变级调速、串级调速、滑差调速等，而变频调速优于上述任何一种调速方式，是当今国际上广泛采用的效益高、性能好、应用广的新技术。它采用微机控制、电力电子技术及电机传动技术取得工业交流异步电机的无级调速功能。图1-1三相异步电动机结构示意图1—机座；2—定子铁心；3—定子绕组；4—转子铁心；5—转子绕组;　　变频调速是通过改变电机定子

7、绕组供电的频率来达到调速的目的。常用三相交流异步电动机的结构为图1所示。定子由铁心及绕组构成，转子绕组做成笼型（见图1-2），俗称鼠笼型电动机。当在定子绕组上接入三相交流电时，在定子与转子之间的空气隙内产生一个旋转磁场，它与转子绕组产生相对运动，使转子绕组产生感应电势，出现感应电流，此电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，使电动机转动起来。电机磁场的转速称为同步转速，用n1表示n1=60f/p(r/min)(1-1)式中：f——三相交流电源频率，一般为50Hz。p——磁极对数。5　　这个差别用转差率s表示：s=(

8、n1-n)/n1*100%（1-2）　　当加上电源转子尚未转动瞬间，n=0，这时s=1；起动后的极端情况n=n1，则s=0，即s在0～1之间变化。一般异步电机在额定负载下的s=（1～6）％。综合式（1-1）和式（1-2）可以得出n=60f(1-s)/p（1-3）图1-2笼型电动机的转子绕组1—铜环2—铜条　　由式（1-3）可以看出，对于成品电机，其磁极对数p已经确定，转差