机电一体化技术毕业论文--1交流异步电动机变频调速系统设计.docx

PAGE PAGE 1 毕业论文 交流异步电动机变频调速系统设计 机电一体化技术 目录 绪 论 1 变频调速技术简介 1 变频器的发展现状和趋势 2 变频器的发展现状 2 变频器技术的发展趋势 2 研究的目的与意义 3 本次设计方案简介 4 变频器主电路方案的选定 4 系统原理框图及各部分简介 5 选用电动机原始参数 6 交流异步电动机变频调速原理及方法 8 三相异步电机工作的基本原理 8 异步电机的等效电路 8 异步电动机的转矩 9 异步电动机的机械特性 10 异步电机变频调速原理 12 变频调速的控制方式及选定 13 V f 比恒定控制 13 其它控制方式 18 变频器主电路设计 20 主电路的工作原理 20 主电路各部分的设计 20 变频器主电路设计的基本工作原理 21 主电路参数计算 24 IGBT 及驱动模块介绍 25 IGBT 简介及驱动要求 25 EXB840 的内部结构 27 3.3.2 采用 EXB840的 IGBT 驱动电路 28 控制回路设计 30 驱动电路设计 30 SPWM 调制技术简介 30 SPWM 波生成芯片特点和引脚功能 32 1 SA4828 内部结构及工作原理 33 保护电路 36 过、欠压保护电路设计 36 过流保护设计 38 控制系统的实现 39 变频器软件设计 42 流程图 42 5.2 SA4828 的编程 42 初始化寄存器编程 42 控制寄存器编程 45 程序设计 46 总结 56 参 考 文 献 57 致谢 58 2 安徽理工大学毕业设计 ( 论文 ) 绪论 变频调速技术简介 变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。大家都知道，目前，无论哪种机械调速，都是通过电机来实现的。 从大的范围来分， 电机有直流电机和交流电机。由于直流机调速容易实现， 性能好，因此过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流机固有的缺点：由于采用 直流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，故费时费工，成本高，给人们带来太大的麻烦。因此人们希望， 让简单可靠廉价的笼式交流电机也像直流电动机那样调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速等交流调速方式。当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电机。随着电力电子技术、 微电子技术和信息技术的发展，出现了变频调速技术，它一出现 就以其优异的性能逐步取代其它交流电机调速方式， 乃至直流电机调速， 而成为电气传动的中枢 [1] 。 变频调速被认为是一种理想的交流调速方法。 但如何得到一个单独向异步电动机供电的经济可靠的变频电源，一直是交流变频调速的主要课题。 20世纪60年代中期，随着普通的晶闸管、小功率管的实用化，出现了静止变频装置，它是 将三相的工频电源经变换后，得到频率可调的交流电。这个时期的变频装置， 多为分立元件，它体积大、造价高，大多是为特定的控制对象而研制的，容量普遍 偏小，控制方式也很不完善，调速后电动机的静、动态性能还有待提高，特别是低速的性能不理想，因此仅用于纺织、磨床等特定场合。 20世纪70年代以后， 电力电子技术和微电子技术以惊人的速度向前发展， 变频调速传动技术也随之取得了日新月异的进步， 开始出现了通用变频器。 它功能丰富，可以适用于不同的负载和场合， 特别是进入 20世纪90年代， 随着半导体开关器件 IGBT、矢量控制技术的成熟，微机控制的变频调速成为主流，调速后异步电动机的静、 动态特性已经可以和直流调速相媲美。 随着变频器的专用大规模集成电路、半导体开关器件、 传感器的性能越来越高， 进一步提高变频器的性能和功能已成为可能。现在的变频器功能很多， 操作也很方便， 其寿命和可靠性也较以前有了很大的进步。 所谓变频就是利用电力电子器件 ( 如功率晶体管 GTR、绝缘栅双极型晶体管 IGBT)将 50Hz 的市电变换为用户所要求的交流电或其他电源。它分为直接变频 1 安徽理工大学毕业设计 ( 论文 ) ( 又称交 - 交变频 ) ，即把市电直接变成比它频率低的交流电， 大量用在大功率的交流调速中 ; 间接变频 ( 又称交 - 直- 交变频 ) ，即先将市电整流成直流， 再变换为要求频率的交流。它又分为谐振变频和方波变频。前者主要用于中频加热，方 波变频又分为等幅等宽和 SPWM变频。常用的方法有正弦波 ( 调制波 ) 与三角波 ( 载波) 比较的 SPWM法、磁场跟踪式 SPWM法和等面积 SPWM法等。 本设计所设计的题目属于间接变频调速技术。它主要包括整流部分、逆变部分、控制部分及保护部分等。逆变环节为三相 SPWM逆变方式。 变频器的发展现状和趋势 变频器的发展现状 进入 90 年代，通用变频器以其优异的控制性能，在调速领域独树一帜， 并