电力拖动交流调速论文

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1、湖北民族学院姓名：班级：学号：指导老师:2012/6/12绪论第1章系统总方案确定1.1变频器的选定根据直流部分电流、电压的不同形式，又可分为电压型和电流型两种：(1)屯流型变频器电流型变频器的特点是中间直流环节采用大电感器作为储能环节来缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压波形接近正弦波，由于该直流环节内阻较大，故称电流源型变频器。(2)电压型变频器电压型变频器的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容器作为储能环节来缓冲无功功率，直流环节电压比较平稳，直流环节内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器。由于电压型变频辭是作为电压源向交流电动机提供交流电功率，所以其主要优点

2、是运行几乎不受负载的功率因数或换流的影响，它主耍适用于屮、小容量的交流传动系统。与Z相比，电流型变频器施加于负载上的屯流值稳定不变，其特性类似于电流源,它主要应用在大容量的电机传动系统以及大容量风机、泵类节能调速中。本次设计中选用交-直-交变频器，采用电压型变频器。第2章主电路的设计与分析2.1主电路工作原理变频调速实际上是向交流异步电动机提供一个频率可控的电源。能实现这个功能的装置称为变频器。变频黠由两部分组成：主电路和控制电路，其中主电路通常采用交-直-交方式，先将交流电转变为直流电（整流，滤波），再将直流电转变为频率可调的交流电（逆变）。在本设计中采用图2.1的主电

3、路，这也是变频器常用的格式。图2.1电压型交直交变频调速主电路2・2整流电路整流电路是把交流电变换为直流电的电路。忖前在齐种整流电路中，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路，三相桥式全控整流电路每个时刻均需2个晶闸管导通，而且这两个晶闸管一个是共阴极纟［I,一个是共阳极组，只有它们能同时导通，才能形成导电冋路。由于整流电路原理比较简单，设计中不再做详细的介绍,其原理如图2.2所示。图2.2三相桥式全控整流电路2.4IGBT简介及驱动要求IGBT是压控器件，栅极输入阻抗高，所需要驱动功率小，驱动较为容易。但必须注意，TGBT的特性与栅极驱动条件密切相关,随驱动条件的变化而变化

4、。(1)随着栅极正向电压”血的增加，通态压降减小，开通损耗也减小•若+"ge固定不变时，通态压降随集电极电流增大而增大，开通损耗随结温升高而增大。(2)随着栅极反向电压一"ge的增加，集电极浪涌电流减小，而关断损耗变化不大，IGBT的运行可靠性提高。(3)随着栅极串联电阻心增加，将使IGBT的开通和关断时间增加，从而使IGBT开关损耗增加；而伦减小，则乂将使乡^增人,从而使IGBT在开关过程中产生较大的电压或电流尖峰，降低IGBT运行的安全性和可靠性。第3章控制电路的设计与分析3.1驱动电路设计驱动电路的作用是逆变器屮的逆变电路换流器件提供驱动信号。主电路逆变电路设计中采

5、用的电力电子器件是IGBT,故称为门极驱动电路。以下将介绍SPWM技术工作原理和设计屮所选用能产生SPWM波芯片SA868的基本结构和工作原理。3.1.1SPWM调制技术简介脉宽调制(PWM)技术是利用全控型电力电子器件的导通和关断把直流屯压变成一定形状的屯压脉冲序列，实现变压、变频控制并消除谐波的技术。脉宽调制技术在逆变器中的应用，对现代电力电子技术、现代调速系统的发展起到了极大的促进作用。近儿年来。由于场控自关断器件的不断涌现。相应高频SPWM(正弦脉宽调制)技术在电机调速屮得到了广泛应用，不仅能及时、准确地实现变压变频控制技术，而且更重要地是抑制逆变器输出电压或输出

6、电流中的谐波分量，从而提高了电机的工作效率，扩人了调速系统的调速范围。实际工程中H前主要采用的PWM技术是正弦PWM(SPWM),这是因为变频器输出的屯压或屯流波形更接近于正弦波形。根据电机学原理，交流异步电动机变频调速时，如果按照频率与定子端电压之比为定值的方式进行控制，则机械特性的駛度变化较小，所以在变频的同时，也要相应改变定子的端电压。若采用等脉宽PWM调制技术实现变频与变压，由丁•输岀矩形波屮含有较严重的高次谐波，会危害电动机的正常运行。为减小输出信号屮的谐波分量，一种有效的途径是将等脉宽的矩形波变成信号宽度按正弦规律变化的正弦脉宽调制波，即SPWM调制波。脉宽调

7、制指的是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形（含形状和幅值）。在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按照正弦规律变化。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔最小；当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，那么这样的屯压脉冲系列就可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，这种调制方式称为正弦波脉宽调制。产生SPWM信号的方法是用一组等腰三角波（称为载波）与一个正弦波（称为调制波）进行比校，如图4.1所示，两波形的交点作为逆变开关管的开通与关断时间。当调制波的幅值人于载波的幅值时，开关器件