毕业设计说明书通用变频器的设计

1、*大学毕业设计说明书摘 要使异步电动机实现性能好的调速一直是人们的理想,过去如变极调速、绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速均属于有级调速；而调压调速虽能平滑调速,但调速范围不大,耗能多,仅限于小功率,无法和直流调速系统相比。随着新技术、新理论的不断发展,变频调速技术应运而生,其控制方式完全可以和直流调速系统相媲美。因此变频器的应用日益广泛，变频器性能的优劣直接影响着电机的运行特性，所以如何提高变频器的优化控制成为变频技术的关键。在变频调速中关键的一项就是控制端SPWM波的产生,它不仅要求电压和频率变化呈线性关系,而且要求输出波形尽可能接近于正弦波,特别是对于一些性能指标要求较高的全控型开关器件如IGBT等,其开关频率很高,因此就要求SPWM波发生器要达到一定的开关频率,基波频率也要求相对较高。为了解决这个问题,可以利用SLE4520这块集成芯片,来生成满足要求的SPWM波。本设计就是利用AT89C51单片机作为控制主机，与三相PWM集成芯片SLE4520配合工作，设置一种SPWM波生成的算法，通过单片机的定时模块产生脉冲，并将其送入SLE4520中，最后将SPWM脉冲送至逆变桥臂上下

2、的IGBT中来控制逆变电路。本设计的优势在于可以通过键盘/显示来进行变频器的智能控制。在不同的工作状态下，可以显示不同的数据，再配合上各种故障保护电路，可以使得变频器安全的工作。关键词：SLE4520 单片机 SPWM脉冲ABSTRACTTo achieve good performance asynchronous motor speed is ideal, such as speed regulating pole change motor rotor asynchronous and winding speed rotor circuit resistance of all belong to have stepless speed regulation, And although speed regulating speed can be smooth, but not more than energy-consuming, speed limits, only small power, compared with dc speed control system. With t

3、he new technology, the new theory of frequency conversion technology unceasing development, the control mode, and can completely Dc speed control system. But in the frequency conversion control is one of the key is the wave of SPWM not only requires the voltage and frequency variation, and the requirements of a linear relationship between output waveform in sine as close as possible, especially for some performance index to demand higher all-controlling switching device IGBT etc, such as the hig

4、h frequency switching, so requires SPWM wave generator to reach a certain switching frequency wave frequency also require relatively high. In order to solve this problem, you can use SLE4520 this integration chip, to meet the requirements of SPWM wave generated.This design is to use AT89C51 as host, and three-phase PWM control SLE4520 integrated chips, setting an SPWM wave generated by MCU timing algorithms, and will produce pulses module to SLE4520, finally will SPWM inverter pulse to bridge th

5、e arm upper-and-lower IGBT inverter circuits to control. The design of the keyboard/strengths can display for converter intelligent control. In different working conditions, can show the different data, combined with the various fault protection circuit, can make the job security. Keywords：SCM（Single Chip Microcomputer） SLE4520 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 交流电动机调速发展现状11.2 SPWM控制技术介绍31.3 本系统设计的主要内容及意义42 变频器应用电路52.1 变频器的发展动向及技术指标52.1.1 变频器的发展情况52.1.2 变频器技术的发展趋势7

6、2.1.3 变频器的技术指标82.2 变频器结构与功能92.2.1 变频器主电路结构及功能92.2.2 变频器控制电路结构及功能152.3 SPWM脉冲生成原理173 变频器V/F控制技术203.1 V/F控制的原理203.2 V/F曲线的选择203.3 转速开环的V/F控制方式213.4 转速闭环的V/F控制方式234 变频器硬件电路设计部分254.1 变频器主电路设计254.2 变频器控制电路设计264.2.1 AT89C51单片机264.2.2 SLE4520集成芯片274.2.3 通用键盘显示电路324.2.4 ADC0809模/数转换芯片与AT89C51的接口364.2.5 存储器EPROM2764和EEPROM2864的扩展技术394.3 以速度为控制对象的变频器405 变频器系统软件框架的构建435.1 主程序流程图435.2 单片机与SLE4520相结合形成SPWM脉冲445.3 8279通用键盘和显示电路软件设计495.4 变频器运行过程中参数调整模块设计565.5 变频器采样及故障检测模块设计575.6 定时器中断模块设计58总 结59致 谢60参考文献611 绪论

7、1.1 交流电动机调速发展现状电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，在实际应用中，一是要使电动机具有较高的机电能量转换效率；二是根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。电动机的调速性能好坏对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。电动机和控制装置一起合成电力传动自动控制系统。以直流电动机作为控制对象的电力传动自动控制系统称之为直流调速系统;以交流电动机作为控制对象的电力传动自动控制系统称之为交流调速系统。根据交流电机的类型，相应有同步电动机调速系统和异步电动机调速系统。由于直流电动机的转速容易控制和调节，采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。因此，长期以来在变速传动领域中，直流调速一直占据主导地位。但是，由于直流电动机的机械式换向器和电刷存在以下弱点，这给直流调速系统带来了不足。 机械式换向器表面线速度及换向电流、电压有极限容许值，这就限制了电机的转速和功率。如果要超过极限容许值，则会极大的增加电机制造难度和成本，并使得调速系统趋于复杂。 机械式换向器必须经常检查和维修，电刷必须定期更换，使得直流调速系统维修工作量大，维修费用高，

8、也直接影响设备正常的生产。 在易燃 、易爆、多粉尘、多腐蚀性气体的生产场合更不宜使用直流电动机。由此可见，这将使得直流调速系统的应用受到限制。然而，采用无换向器的交流电动机组成的交流调速系统代替直流调速系统可以突破这些限制，满足生产发展对调速传动的各种不同的要求。交流电动机，特别是鼠笼型异步电动机，具有结构简单、制造容易、坚固耐用、转动惯量小、运行可靠、很少维修、使用环境及结构发展不受限制等优点。但是长期以来由于受科技发展的限制，把交流电动机作为调速电机所存在的问题未能得到较好的解决，只有一些调速性能差、低效耗能的调速方法，如: 绕线式异步电动机转子外串电阻及机组式串级调速方法。 鼠笼式异步电动机定子调压调速方法(自祸变压器、饱和电抗器)及后来的电磁(滑差离合器)调速方法。20世纪60年代以后，由于生产发展的需要和节省电能的要求，促使世界各国重视交流调速技术的研究与开发。尤其是20世纪70年代以后，由于科学技术的迅速发展为交流调速的发展创造了极为有利的技术条件和物质基础。从此，交流调速理论及应用技术得到了较快的发展，大致体现在以下几个方面。1. 电力电子器件的蓬勃发展促进了交流技术的迅

9、速发展和交流调速装置的现代化电力电子器件是现代交流调速装置的支柱，其发展直接决定和影响交流调速的发展。20世纪80年代以前，变频装置功率回路主要采用晶闸管元件。装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装置相比。80年代中期以后用第二代电力电子器件GTR,GTO,VDMOS-IGBT等制造的变频装置在性能与价格比上可以与直流调速装置相媲美。随着电力电子器件向大电流、高电压、高频化、集成化、模块化方向的继续发展，第三代电力电子器件是20世纪90年代制造变频器的主流产品，中、小功率的变频调速装置(I-1000KW)主要是采用IGBT，中、大功率的变频调速装置(1000-IOO OOKW)采用GTO器件。20世纪90年代末至今，电力电子器件的发展进入了第四代。如:高压IGBT、IGCT、IEGT、SGCT等。2. 脉宽调制(PWM)技术脉宽调制(PWM)技术的发展和应用优化了变频装置的性能，为交流调速技术的普及发挥了重大作用。脉宽调制技术种类很多，并且正在不断发展之中。基本可分四类，即等宽PWM法、正弦PWM法、磁链追踪型PWM法及电流跟踪型PWM法。近年来，新型全数字化专用PWM生成芯片HEF4752,SLE4520,MA818等达到实用化，并己经实际应用。3. 微型计算机控制技术与大规模集成电路的迅速发展和广泛应用为现代交流调速系统提供了重要的技术手段和保证早期的交流调速系统的控制器或系统的控制回路)多为由模拟电子电路组成。近十几年来，由于微机控制技术，特别是以单片机及数字信号处理器DSP为控制核心的微机控制技术的迅速发展和广泛应用以及大规模集成电路的应用，促使交流调速系统的控制回路由模拟控制转向数字控制。当今模拟控制器己被淘汰，全数字化的交流调速系统已经得到普遍应用。微机控制技术及

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