基于稳态模型的恒压频比控制的交流调速系统的仿真与设计

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1、***********信息与电气工程学院《课程设计报告》题目：基于稳态模型的恒压频比控制的交流调速系统的仿真与设计专业：电气工程及其自动化班级：姓名：-学号：-指导教师：-2015年6月26日信息与电气工程学院课程设计任务书2014—2015学年第2学期专业：电气工程及其自动化班级：学号:姓名：课程设计名称：运动控制系统课程设计设计题目：基于稳态模型的恒压频比控制的交流调速系统的仿真与设计完成期限：自2015年6月15日至2015年6月26日共2周设计依据、要求及主要内容：交流电动机控制系统设计参数（选择设计任务中第一组设计参数）（1）交流电动机参数：额定输出电压7.5K

2、W定子绕组额定线电压380V定子绕组额定相电流12A定子绕组每相电阻0.5Ω定子绕组接线形式Y转子额定转速980rmp转子形式：鼠笼式转子每相折算电阻：3Ω转自折算后额定电流30A额定功率因素：0.75电机机电时间常数:2S电枢允许过载系数1.5（2）环境条件：电网额定电压:380/220V;电网电压波动10%;环境温度:-40~+40摄氏度;环境相对湿度:10~90%.（3）控制系统性能指标：调速范围：D＝20； 电流超调量小于等于5%; 空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%; 稳速精度：0.03.（基于稳态模型的系统稳速精度为０.１）指导教师（签字）：批准日

3、期：2015年6月26日摘要：转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本的控制方式，是通用变频器的基本模式。作为一种常用的变频调速方法，恒压频比控制（简称U/F控制）在改变输出频率和电压的同时保持磁通不变，实现电机在较大范围内的平滑调速运行。该方法能够满足大多数场合交流电动机调速控制的要求，并且使用方便，从而得到广泛的应用。本文通过介绍恒压频比变频调速的原理，应用MATLAB仿真软件，应用SPWM控制技术实现了异步电动机变频调速系统的仿真，并且详细分析了其仿真结果。并根据仿真要求，设计出以C2000系列DSP为核心、IPM智能功率模块为主要功率器件的实际控制系统。该系

4、统可以通过基于LabVIEW的上位机监控系统进行实时监控。关键字：变频调速，恒压频比，异步电机，MATLAB仿真，DSP，IPM智能功率模块，上位机监控，SPWM目录课程设计任务书摘要目录第一章、概论11.1变频调速技术的发展11.2变频调速系统的方案21.3本文研究内容31.4设计目的3第二章、恒压频比交流调速原理42.1原理概述42.2正弦脉宽调制（SPWM）控制理论4第三章、MATLAB仿真部分63.1电动机参数计算63.2逆变器传递函数83.3恒压频比变频调速系统模型93.4系统仿真波形103.5仿真分析12第四章、硬件设计134.1变频调速系统的整体设计134.

5、2主电路设计144.3系统保护电路设计194.4控制电路的设计20第五章、变频调速系统的软件设计22DSP生成SPWM波形22系统程序设计25第六章、总结26参考文献27附录28第一章、概论1.1、变频调速技术的发展交流变频调速技术相对于变压调速等其它方法有着明显的优点:①调速时平滑性好，效率高;②调速范围较大，精度高;③起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显;④变频器体积小，便于安装、调试、维修简便;⑤易于实现过程自动化等优异特性，在实际中得到了广泛的应用。20世纪是电力电子变频技术由诞生到发展的一个全盛时期。最初的交流变频调速理论诞生于20世纪20年代，直到60

6、年代，由于电力电子器件的发展，才促进了变频调速技术向实用方向的发展。70年代，席卷工业发达国家的石油危机，促使他们投入大量的人力、物力、财力去研究高效率的变频器，使变频调速技术有了很大的发展并得到推广应用。80年代，变频调速己产品化，性能也不断提高，充分发挥了交流调速的优越性，广泛的应用于工业各部门，并且部分取代了直流调速。进入90年代，由于新型电力电子器件的发展及性能的提高、计算机技术的发展以及先进控制理论和技术的完善和发展等原因，极大地提高了变频调速的技术性能，促进了变频调速技术的发展，使变频调速装置在调速范围、驱动能力、调速精度、动态响应、输出性能、功率因数、运行效

7、率及使用的方便性等方面大大超过了其他常规交流调速方式，其性能指标亦已超过了直流调速系统，达到取代直流调速系统的地步。目前，交流变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果以及在国民经济各领域的广泛适用性，而被公认为是一种最有前途的交流调速方式，代表了电气传动发展的主流方向。变频调速技术为节能降耗、改善控制性能、提高产品的产量和质量提供了至关重要的手段。变频调速理论己形成较为完整的科学体系，成为一门相对独立的学科。变频装置按变换环节分有交一直一交系统和交一交系统两大类，交一直一交系统又分为电压型和电流型，其中，电压型变频器在工