三相SPWM技術(shù)轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)

1、自動控制系統(tǒng)課程設計 三相SPWM技術(shù)轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng) 姓 名： 學 號： 指導教師： 祝開艷 題 目 名 稱： 轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng) 專業(yè)名稱： 自動化11- 所在學院： 信息工程學院 時 間： 2013年6月36月9日 目錄：1.課程設計的性質(zhì)和目的····························

2、83;·······2.課程設計的課題和內(nèi)容···································· 2.1課程設計的課題··

3、3;····································· 2.2課程設計的內(nèi)容···········

4、;·····························3.spwm轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)··················&

5、#183;············ 3.1系統(tǒng)框圖····································

6、;········· 3.2仿真模型的建立和參數(shù)計算·····························4.仿真結(jié)果········&

7、#183;······································· 4.1電流仿真結(jié)果········

8、83;································ 4.2電壓仿真結(jié)果················

9、;························· 4.3轉(zhuǎn)矩仿真結(jié)果·······················&

10、#183;·················5.實驗心得及總結(jié)······························

11、3;··········大 連 海 洋 大 學 課 程 設 計 報 告 紙學院: 專業(yè)班級: 姓名: 學號: 1. 課程設計的性質(zhì)和目的性質(zhì)：本課程是自動化專業(yè)的專業(yè)課，是一個實踐性很強的教學環(huán)節(jié)。目的：運用自動控制原理、電力拖動自動控制系統(tǒng)、電力電子技術(shù)等理論知識，對以電動機為對象的自動控制系統(tǒng)進行控制參數(shù)整定與實驗研究，進一步鞏固和提高控制系統(tǒng)觀念，熟悉和掌握所學的理論知識。綜合運用專業(yè)知識與計算機仿真技術(shù)，對直流傳動系統(tǒng)研究，掌握在計算機環(huán)境下設計并調(diào)試整個控制系統(tǒng)的方法。通過課程設計，加

12、強自動控制系統(tǒng)基本理論的學習和基本技能的訓練，啟發(fā)學生創(chuàng)新思維以及獨立解決實際問題的能力。2. 課程設計的課題和內(nèi)容 2.1課程設計的課題采用三相SPWM技術(shù)設計一個轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)，觀察電動機的電流、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩曲線2.2課程設計的內(nèi)容1根據(jù)題目的技術(shù)要求，分析論證并確定主電路的結(jié)構(gòu)型式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖2調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計算（包括有變壓器、電力電子器件、平波電抗器與保護電路等）大 連 海 洋 大 學 課 程 設 計 報 告 紙學院: 專業(yè)班級: 姓名: 學號: 3驅(qū)動控制電路的選型設計（模擬觸發(fā)電路、集成觸發(fā)電路、數(shù)字觸發(fā)器電路均可）4動態(tài)設計

13、計算：根據(jù)技術(shù)要求，對系統(tǒng)進行動態(tài)校正，確定ASR調(diào)節(jié)器與ACR調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)型式及進行參數(shù)計算，使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿足動態(tài)性能指標的要求5繪制V-M雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理總圖（要求計算機繪圖）6整理設計數(shù)據(jù)資料，課程設計總結(jié)，撰寫設計計算說明書3.spwm轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)3.1系統(tǒng)框圖恒壓頻比變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本原理結(jié)構(gòu)如圖所示，系統(tǒng)由升降速時間設定，u/f曲線，SPWM調(diào)制和驅(qū)動等環(huán)節(jié)組成。其中升降速時間設定用來限制電動機的升頻速度，避免轉(zhuǎn)速上升過快而造成電流和轉(zhuǎn)矩的沖擊，起軟啟動控制的作用。u/f曲線用于根據(jù)頻率確定相應的電壓，以保持壓頻比不變，并在低頻時進行適當?shù)碾妷貉a

14、償。SPWM和驅(qū)動環(huán)節(jié)將根據(jù)頻率和電壓要求產(chǎn)生按正弦脈寬調(diào)制的驅(qū)動信號，控制控制逆變器以實現(xiàn)電動機的變壓變頻調(diào)速。大 連 海 洋 大 學 課 程 設 計 報 告 紙學院: 專業(yè)班級: 姓名: 學號: 3.2仿真模型的建立和參數(shù)計算（1） 變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真圖 轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真Matlab/Simulink模型圖如圖所示（2）給定積分GI的分支模塊GI模塊用于設定啟動曲線。其中放大器的作用是使積分時間常數(shù)不受放大器輸入偏差大小的影響，所以放大倍數(shù)可以取大一些，本例中放大倍數(shù)取為10000。限幅器用于設定積分時間常數(shù)，調(diào)節(jié)限幅器的上下限可以調(diào)節(jié)給定積分器輸出曲線的上升斜率大 連 海 洋

15、大 學 課 程 設 計 報 告 紙學院: 專業(yè)班級: 姓名: 學號: （3） 仿真中各個模塊的確定A.直流電源 表示給定514V的直流電B.多功能橋式電路大 連 海 洋 大 學 課 程 設 計 報 告 紙學院: 專業(yè)班級: 姓名: 學號: Number of bridge arms表示有3個橋臂即三相橋逆變電路，使用的原件是IGBT反并聯(lián)二極管，輸出的是Uab、Ubc、Uca端的電壓C.交流電機交流電機的A、B、C端分別與多功能橋式電路的A、B、C端連接，TM接個階躍脈沖，M端輸出接電動機測量單元。D.電動機測量單元輸入端接交流電機的M端，輸出端接示波器等測量儀器。大 連 海 洋 大 學 課

16、程 設 計 報 告 紙學院: 專業(yè)班級: 姓名: 學號: E.信號發(fā)生器大 連 海 洋 大 學 課 程 設 計 報 告 紙學院: 專業(yè)班級: 姓名: 學號: F.傳遞函數(shù)根據(jù)頻率確定相應的電壓值，其函數(shù)表達式為U=Un*f/fn+U0 式中Un為電動機額定電壓，fn為電動機額定頻率，U0為初始電壓補償值。電壓U、頻率f、時間t經(jīng)匯總為一維矢量x=u(1),u(2),u(3),其中的u(1)、u(2)、u(3)依次表示電壓、頻率和時間。用函數(shù)模塊產(chǎn)生三相調(diào)制信號ua、ub、uc，即：ua=u(1)*sin(u(2)*2*pi*u(3)ub=u(1)*sin(u(2)*2*pi*u(3)-2*pi

17、/3)uc=u(1)*sin(u(2)*2*pi*u(3)-4*pi/3)根據(jù)三相調(diào)制信號，由pwm發(fā)生器產(chǎn)生逆變器驅(qū)動脈沖，經(jīng)逆變器得到頻率和幅值可調(diào)的三相電壓，使交流電動機安給定要求啟動和運行。大 連 海 洋 大 學 課 程 設 計 報 告 紙學院: 專業(yè)班級: 姓名: 學號: G.pwm發(fā)生器設置pwm發(fā)生器的載波頻率為1500Hz大 連 海 洋 大 學 課 程 設 計 報 告 紙學院: 專業(yè)班級: 姓名: 學號: H.仿真環(huán)境參數(shù)設置選取算法為ode23tb大 連 海 洋 大 學 課 程 設 計 報 告 紙學院: 專業(yè)班級: 姓名: 學號: 4. 仿真結(jié)果（1）三相調(diào)制型號（2）逆變輸

18、出uab（3）定子電流A組電流B組電流大 連 海 洋 大 學 課 程 設 計 報 告 紙學院: 專業(yè)班級: 姓名: 學號: C組電流（4）轉(zhuǎn)距圖像（5） 轉(zhuǎn)速圖像大 連 海 洋 大 學 課 程 設 計 報 告 紙學院: 專業(yè)班級: 姓名: 學號: 由波形可知，系統(tǒng)穩(wěn)定，并且可以通過電壓頻率協(xié)調(diào)控制調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，符合設計要求。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，但交流變頻調(diào)速調(diào)速范圍比較大，調(diào)速性能比較好，效率也更高。交流調(diào)頻調(diào)速屬于轉(zhuǎn)差不變型調(diào)速系統(tǒng)，無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率的消耗基本不變。所以變頻調(diào)速應用更廣，可以構(gòu)成高動態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流。5.實驗心得及總結(jié)在交流異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的設計仿真過程中，我學習到了，設計一個系統(tǒng)，設計思想是很重要得。清晰明了有序的設計思想，才可以設計出合理的系統(tǒng)。在本設計的進行過程中，并不是一帆風順的，出現(xiàn)過問題與障礙。由于開始時設計的不夠合理，在老師和同學的幫助下，作過幾次很大的修改，幾次修改過后，對系統(tǒng)的合理性和操作