三相交流电机变频调速系统电路的总体设计 .docx
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1、精品名师归纳总结2021071111583 学校代码: 11517学号 :可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING毕业论文题 目 三相沟通电动机变频调速系统的设计同学姓名徐全县专业班级电气工程及其自动化一班学 号202107111158系 (部)电气信息工程系 指导老师 职称 梅杨(教授) 完成时间2021 年 5 月 29 日河南工程学院论文版权使用授权书本人完全明白河南工程学院关于收集、储存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:依据学校要求提交论文的印刷本和电子版本。学校有权储存论文的印刷本和电子版, 并采纳影印、缩印、
2、扫描、数字化或其它手段储存论文。学校有权供应目录检索以及供应本论文全文或者部分的阅览服务。学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的复印件和电子版。在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动 .论文作者签名:年 月 日河南工程学院毕业设计论文原创性声明本人正式声明:所呈交的论文,是本人在指导老师指导下,进行讨论工作所取得的成 果.除文中已经注明引用的内容外,本论文的讨论成果不包含任何他人创作的、已公开发表 或者没有公开发表的作品的内容.对本论文所涉及的讨论工作做出奉献的其他个人和集体, 均已在文中以明确方式
3、标明.本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结论文作者签名:年 月 日毕业设计(论文)任务书题目三相沟通电动机变频调速系统的设计专业 电气工程及其自动化学号 202107111158 姓名 徐全县主要内容、基本资料、主要参考资料等:主要内容:在设计时充分考虑变频器输出电压和电流中所包含一系列的高次谐波给电机性能带来的不利影响,这包括对电机的额定电流、功率因数、损耗及效率的影响.变频器在三相异步电动机变频调速中的应用及调速原理,其中包括转速调剂,电流调剂和系统爱护.同时主要介绍单片机在三相沟通异步电动机变频调速系统方面的应用,而且用单片机设计出掌
4、握三相沟通异步电动机变频调速SPWM 波发生器的硬件电路和汇编语言软件应用程序.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结基本要求:三相沟通电动机结构简洁、运行牢靠、重量轻、价格廉价,的道理广泛的应用,其主要缺点是调速空难 .正由于此,通过此课程设计,实现三相异步电动机的变频调速掌握与应用.参考资料:1 刘仲如,变频调速三相异步电动机的设计特点M 机电技术 2003 年2 刘震, PLC在三相沟通异步电动机变频调速中的应用M 工矿自动化3 陈炎,变频器在沟通电动机调速系统中的应用J工矿自动化 2003完 成 期 限: 指导老师签名: 专业负责人签名:2021年 2 月 22 日可编辑资料
5、 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目 录中文摘要 .英文摘要I1 绪论01.1 概述01.2 讨论目的及意义02 三相沟通电机变频调速系统电路的总体设计12.1 变频调速原理12.2 变频调速系统电路总体设计23 主电路的设计33.1 主电路介绍33.2 整流电路43.2.1 二极管的挑选53.2.2 滤波电容的挑选53.3 三相逆变电路的设计53.3.1 大功率开关管73.3.2 压敏电阻的挑选84 单片机掌握的变频调速系统94.1 系统框图94.2 硬件系统原理图105 掌握电路的设计115.1 驱动模块的设计115.1.1 MC3PHAC在变频调速系统中的应用125.1.2 MC3P
6、HAC在变频调速系统中的工作原理125.2 单片机的选取135.3 SA4828 芯片产生 SPWM145.4 其他模块简介165.4.1 串口通信165.4.2 LED显示器185.4.3 爱护电路195.4.4 A/D 转换器设计205.4.5 速度反馈216 系统软件设计227 结论26致 谢28参考文献28可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三相沟通电动机变频调速系统的设计摘 要本文介绍了一种利用专用集成电路SA4828 设计电机变频调速的方法.系统主要包括主电路与掌握电路,其中主电路通常采纳交-直-交方式,先将沟通电转变为直流电整流,滤波,再将直流电转变为频率可调的沟通电
7、(逆变).整流部分用的是三项桥式整流电路, 逆变电路采纳的是三项桥式逆变电路.掌握电路由 MCS-52 系列的 8052 单片机最小系统和SA4828 三相 SPWM 产生器及少量的扩展外围芯片构成,充分发挥其掌握电路简洁、掌握方式敏捷、输出波形优点多的特点,结合相应的软件,实现电机的调速要求,并且用 8 位 LED分别显示给定转速nO 和实际转速n,一目了然 .驱动电路用 MC3PHAC 芯片, MC3PHAC 是摩托罗拉 Motorola 公司生产的 .其中主要内容包括:SA4828 的特性介绍及变频系统的主电路、驱动电路、爱护电路、速度检测、调速系统及软件编程设计方法.所设计的系统实现了
8、 变频调速的全数字化掌握,实时性好,牢靠性高.关键词:单片机 /SA4828/ 变频调速 /SPWM/ 电动机THREE-PHASE AC MOTOR VARIABLE SPEED CONTROL SYSTEM DESIG可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ABSTRACTThis article describes a methodof the ASIC SA4828 design motorspeed regulation. System mainly consists of the main circuit and control circuit and main circu
9、it using MC3PHAC. MC3PHACMotorola Motorola the application of advanced CMOS technology, the exclusive production of three-phase AC motor universal frequency conversion single-chip Intelligent controller in whichthe main circuit usually use AC - DC - make way , the first alternating current into dire
10、ct current rectifier , filter , then DC into the adjustable frequencyAC inverter.Constitutea control circuit and a small amount of expansion of peripheral chips generated by the MCS-52 series of 8052 single-chip minimum system and SA4828 three-phase SPWM, give full play to the controlcircuit is simp
11、le, flexible control , the advantages of the output waveform characteristics , combined with the corresponding software , motor speed control requirements. The main contents include : on SA4828 features introduced and the main circuit of the inverter system , the drive circuit , protection circuit ,
12、 speed detection , speed control system and software programming design method.System designed to achieve full digital control of frequencycontrol , real-time , high reliability.Keywords:SCM , SA4828 , frequency control , SPWM , motor可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 绪论1.1 概述随着电力电子技术、微机掌握技术的进展,由变频器组成的异步电动机变
13、频调速系统正 得以广泛应用 .但在一些技术要求较高的场合,对于使用变频器组成的开环掌握变频调速系统难以满意工程要求 .单片机因其功能全、价格低深受欢迎,因此开发用单片机掌握变频器来实现闭环沟通调速系统的掌握具有重要意义.变频器闭环调速系统主要应用单片机掌握技术.单片机在过程掌握中直接数字掌握中有着显著优点,它体积小可以做成体积微小的掌握器用于一些体积不大的设备和空间有限的生产过程、掌握过程.其价格低廉是最主要的优势,相比 PLC、工控机等有着比较高的性价比.掌握过程应用单片机已成为了一种不行抗拒的趋势 .1.2 讨论目的及意义在工业进展的初级阶段,人们主要使用集中传动.作为动力的鼠笼电动机,是
14、不需要调速的 .它只需要满意各种生产条件对它提出的起动和稳速运行的要求就可以,调速的任务是由皮带和齿轮来完成.随着生产规模的不断扩大,对生产的连续性和流程化的要求愈来愈高,进展电机的调速技术已经是势在必行了.直流调速系统,由于其良好的调速性能,很长的时期内在调速领域内占据首位.但是由于直流电动机本身有机械换向器,给直流调速系统造成一些固有的、难于解决的问题.沟通电机调速技术的进展,特殊是变频器传动本身固有的优势,必将使之应用于社会生产的各个领域,以表达出不同的功能,达到不同的目的,收到相应的效益.因此,本论文通过对变频器的讨论,对于沟通变频调速系统理论的应用,有着实际的意义和肯定的应用价值 .
15、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 三相沟通电机变频调速系统电路的总体设计2.1 变频调速原理变频调速是转变电动机定子电源的频率,从而转变它的同步转速的调速方法.变频可以调速这个概念,可以说是沟通电动机“与生俱来 ”的 .同步电动机和异步电动机,它们的转速都是取决于同步转速 即旋转磁场的转速 的:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结nn0 1s2.1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式中: n电动机的转速, m/min no 电动机的同步转速, r/mins电动机的转差率 s=n1-n/= n/ n1同步转速就主要取决频率60 fn 0( 2.2)p式
16、中: f输入频率, Hz p电动机的磁极对数由式( 2.1)和式( 2.2)可以知道变频调速技术的基本原理是依据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结n60f 1s p( 2.3)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由式( 2.3)可知,在电动机磁极对数不变的情形下,从而可以通过转变电动机工作电源频率达到转变电机转速的目的.在进行电机调速时,通常需要考虑到的一个重要因素是,期望保持电机中每极磁通量 为额定值,并且保持其不变.假如磁通太弱的话,就电机就会显现欠励磁的想象,从而将会影响电机的输出转矩,由可编辑资料 - - - 欢迎下载精
17、品名师归纳总结TMKTM I 2COS 2( 2.4)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(式中 Tm :电磁转矩, Kt:比例系数,M :主磁通, I2:转子电流, 回路功率因素 ,可知,电机磁通的减小,势必会使电动机的转矩减小.COS2 :转子可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由于在电动机设计时,电动机的磁通常处于接近饱和值,假如进一步增大磁通,将使电动机铁心显现饱和,从而导致电动机中流过很大的励磁电流,增加电动机的铁损耗和铜损耗,严峻时会因绕组过热而损坏电动机 .因此,在转变电动机的频率时,应对电动机的电压进行和谐
18、掌握,以维护电动机磁通的恒定 .而在本设计中我用到的用来转变电动机电压的是 SPWM,它输出的波形很接近与正弦波,在下文中我将会对其进行比较具体的说明 .2.2 变频调速系统电路总体设计三相沟通电机变频调速系统电路由整流,滤波,逆变,掌握和驱动5 部分组成,如图2.2.1 所示.整流部分采纳二极管整流,输入电流和输出电压相位比没有滞后,一般认为功率因数为 1,而实际上由于谐波的存在,输入回路的总功率因数小于1,三相沟通电压经整流滤波后变为直流电压来供逆变部分使用.为了防止制动过程中母线过压,直流侧电容并联一 个 IGBT 和能耗电阻 R1,MC3PHAC 对制动过程进行监控,当直流母线电压超过
19、肯定值时, 由于系统对调速制动时间有肯定的要求,所以在负载电动机由电动状态变为制动状态时,IGBT 导通,电动机反馈的能量消耗在 R1 上.另外 MC3PHAC 可以掌握电机减速时间,进行自动减速掌握, DC_BUS 引脚电压超过肯定值时, MC3PHAC 自行调整降速过程,防止降速过程中由于再生能量对器件造成的损坏 .系统驱动模块采纳 International Rectifier 公司生产的 6 输出高压栅极驱动器 IR2133.该电路基于自举驱动方法,采纳动态沟道技术,最大偏置电压为 1200V, IR2133 具有 6 路输入信号和 6 路输出信号,其中 6 路输出信号中的 3 路具有
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