通信工程论文-交流调速系统设计
19页1、1目录前言前言 2第第 1 1 章章 交流调速系统的概述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 41.2.2 PWM 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第第 2 2 章章 交流调速系统的硬件设计 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102.3.4 SPWM 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132.3.7 模拟量输入通道的设计 14第第 3 3 章章 系统软件的设计系统软件的设计 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结结 论论 18参考文献参考文献192前前 言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
2、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。而且应用实践表明,采用现代交
3、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。3第第 1 1 章章 交流调速系统的概述交流调速系统的概述1 11 1 交流调速的基本原理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
4、源频率,一般为 50Hz。p磁极对数。这个差别用转差率 s 表示:4s=(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 01 之间变化。一般异步电机在额定负载下的 s=(16)。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,转差率 s 变化不大,则电机的转速 n 与电源频率 f 成正比,因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速,进而达到异步电机调速的目的。1.21.2 交流调速的分类交流调速的分类1.2.11.2.1 全数字化控制系统全数字化控制系统 随着计算机技术的发展,无论是生产还是生活中,人们对数字化信息的依赖程度越来越高。为了使交流调速系统与信息系统紧密结合,同时也为了提高交流调速系统自身的性能,必须使交流调速系统实现全数字化控制。 由于交流电机控制理论不断发展,控制策略和控制算法也日益复杂。如 TI 公司的 MCS320F240 等 DSP
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