小功率變頻器設(shè)計

1、小功率變頻器設(shè)計畢業(yè)答辯畢業(yè)答辯指導(dǎo)老師：XXXXXXXXX電氣1101班設(shè)計梗概u變頻器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)u正弦脈沖調(diào)制(SPWM)方法u硬件電路的設(shè)計u系統(tǒng)軟件的設(shè)計 變頻器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)u 變頻器的基本結(jié)構(gòu)u變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。 正弦脈沖調(diào)制(SPWM)(SPWM)方法uSPWM 控制法介紹

2、 為了使異步電動機在進行調(diào)速運行時能夠更加平滑，所以我們在變頻器中可采用SPWM控制方式，SPWM控制方式就是通過改變PWM輸出的脈沖寬度，使輸出電壓的平均值接近于正選波形的控制方式1 SPWM的模擬控制方法2表格法（又稱ROM法）3隨時計算法（又稱RAM法）4自然采樣法5 對稱規(guī)則采樣法6不對稱規(guī)則采樣法硬件電路的設(shè)計硬件電路的設(shè)計u1.主電路：采用交直交電壓型變頻裝置。它主要由整流電路、濾波電路、逆變器三部分組成。整流電路是利用二極管單相橋式不可控整流模塊將三相工頻交流電整流成直流電；濾波電路采用電容濾波，將整流輸出的脈動電壓轉(zhuǎn)化為平直的直流電壓；逆變器是由MOSFET構(gòu)成的三相全橋式逆變

3、器。u2.保護電路：共有兩種保護電路一種是泵升電壓保護，一種是過壓保護。u3.驅(qū)動電路：選用與MOSFET配套的驅(qū)動芯片IR2130。IR2130六通道柵極驅(qū)動器不僅可以產(chǎn)生滿足MOSFET可靠工作的驅(qū)動信號，很好的將邏輯電平控制電路與可驅(qū)動六個MOSFET的高/低側(cè)開關(guān)電路相連接，而且可以在被驅(qū)動的功率器件過流或門極驅(qū)動電路自身電源發(fā)生故障時對被驅(qū)動的MOSFET進行快速有效的保護。在第二章2.5節(jié)中有IR2130的具體介紹。u4.控制電路：用AT89S52構(gòu)成控制核心。而單片機主要是產(chǎn)生SPWM波，并對逆變電路中的半導(dǎo)體開關(guān)器件導(dǎo)通時間進行控制。此外，在單片機的控制電路中有顯示電機運行頻率

4、的顯示電路。本課題設(shè)計的電機運行狀態(tài)共有5種，它們是電機的啟動和停止、電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)、電機的運行頻率。u5.頻率設(shè)定電路：在本次設(shè)計中我們采用模擬設(shè)定方式，在這種方式中頻率給定電壓信號(此信號在05V之間變化)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機中。 6.電源電路：為主電路、驅(qū)動電路、控制電路以及頻率設(shè)定電路提供各種幅值的電源。 u控制電路的設(shè)計 u本次設(shè)計是用單片機AT89S52作為主控制器， AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS八位微控制器，具有8K在線可編程FLASH存儲器。使用ATMEL公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上FLASH允許

5、程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的八位CPU和在系統(tǒng)可編程FLASH，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。u電源電路的設(shè)計u 對于采用三端集成穩(wěn)壓器的電源電路，是設(shè)計電路中最基本的單元電路之一，其電路參數(shù)的計算就不再做具體介紹了，在這里我們只說明電路中各元器件的選擇。對于變壓器二次側(cè)A 側(cè)電壓取11.5V，B 側(cè)取19V；U12 選擇型號為1N4002 的二極管， U15 選擇型號為1N5402 的二極管；C14 和C16 是濾波電容，C14 取470F/25V， C16 取1100F/50V；C13和C18 的作用是用于消除輸

6、出電壓中的高頻噪聲，C13和C18 取0.1F；C12 和C17的作用是用于抵消輸入線較長時的電感效應(yīng)，以防止電路產(chǎn)生自激振蕩，C12 取0.33F，C17 取0.47F。 系統(tǒng)軟件的設(shè)計由于三相正弦函數(shù)具有公式所示的關(guān)系，因此，在查表時，用移動查表指針的方法由同一張基準正弦函數(shù)表可以確定出U, V, w三相的正弦函數(shù)值。N180)3N2k(sinUN180)3N2k(sinU)N180ksin(UWVU。uAT89S52 實現(xiàn)三相變頻器不對稱規(guī)則采樣型 SPWM 控制假設(shè)三相變頻器的調(diào)頻范圍為 1-50Hz； f=50Hz 時， M=0.9。并且根據(jù)負載的要求，U-f 曲線是一根不過坐標原點的直線 u本設(shè)計以 ATMEL 公司的 AT89S52 為控制核心，對 SPWM 電壓型變頻器進行了研究。該變頻器方案采用 U/f 控制策略完成異步電機變頻調(diào)速，本設(shè)計從理論上分析了變頻器的原理、 SPWM 的原理、數(shù)學(xué)模型、具體的實現(xiàn)方法， U/f 控制的基本原理以及 U/