电力电子技术课程设计报告书课题名称:交流电机变频调速系统设计系部名称:自动控制系专业班级:姓名:学号:2014年06月21日绪论20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、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，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势由于变频器在启动过程中，输出频率由0Hz平滑地逐渐上升，电压从0V按比例上升到额定电压，电机无任何启动冲击，避免了由于电机启动产生的大电流对电机、电网、电气元件及所拖动机械设备的冲击和损坏。变频器在停止过程中输出频率由运行频率平滑地逐渐下降到0Hz，电压从运行电压按比例逐渐到0V，实现了电动机软停止。变频启动可防止运输机械类载重物体受冲击和翻滚，提高传动设备的使用寿命。无级调速，自动化程度高，可实现无人管理。节能效果明显。保护功能完善，减少设备维修、故障。并且变频调速的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。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。目前在国内外已广泛应用，是动化电力传动的发展方向。电气原理图主电路图由于期望的逆变器输出是一个正弦电压波形,可以把一个正弦半波分作N等分。然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替,矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。这样,由N个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形为正弦的半周等效。同样,正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。这一系列脉冲波形就是所期望的逆变器输出SPWM波形。由于各脉冲的幅值相等,所以逆变器可由恒定的直流电源供电,也就是说这种交一直一交变频器中的整流器采用不可控的二极管整流器就可以了。逆变器输出脉冲的幅值就是整流器的输出电压。当逆变器各开关器件都是在理想状态下工作时,驱动相应开关器件的信号也应为与形状相似的一系列脉冲波形,这是很容易推断出来的。从理论上讲,这一系列脉冲波形的宽度可以严格地用计算方法求得,作为控制逆变器中各开关器件通断的依据。在SPWM中常用等腰三角波作为载波,因为等腰三角波是上下宽度线性对称变化的波形,当它与任何一个光滑的曲线相交时,在交点的时刻控制开关器件的通断,即可得到一组等幅而脉冲宽度正比于该曲线函数值的矩形脉冲,这正是SPWM所需要的结果。由主电路原理图可知,交直交变频调速系统一般分为整流电路,滤波电路,控制电路,逆变电路。在主电路图中交流电源为电路提供电力。开关k控制整个电路的通断,D1、D2、D3、.D4是四个二极管，起整流作用产生直流电，而电容C起到滤波的作用，使直流电更加稳定，UG1、UG2、UG3、UG4、UG5、UG6是六个IGBT管，UG1、UG4相连并与电机的A相相连，UG2、UG5相连于电机的B相相连，UG3、UG6相连并与电机的C相相连。这六个IGBT管由上面的G1、G2、G3、G4、G5、G6，六个脉冲信号提供导通脉冲。通过控制G1、G2、G3、G4、G5、G6的波形频率从而可以控制电机的转动快慢。图2-1主电路2.2控制电路图及原理SPWM信号波为正弦波，就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的。正弦波波形产生的方法有很多种，但较典型的主要有:对称规则采样法、不对称规则采样法和平均对称规则采样法三种。第一种方法生成的PWM脉宽偏小;第二种方法在一个载波周期里要采样两次正弦波，显然输出电压高于前者，但对于微处理器来说，增加了数据处理量当载波频率较高时，对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛的，它兼顾了前两种方法的优点。SPWM虽然可以得到三相正弦电压，但直流侧的电压利用率较低，不过SPWM易于硬件电路实现。SPWM信号是通过用三角载波信号和正弦信号相比较的方法产生，当改变正弦参考信号的幅值时，脉宽随之改变，从而改变了主回路输出电压的大小。当改变正弦参考信号的频率时，输出电压的频率即随之改变。SPWM调制方式的特点是半个周期内脉冲中心线等距、脉冲等幅调节脉冲的宽度使各脉冲面积之和与正弦波下的面积成正比，因此，其调