交流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)交流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計摘 要：動力系統(tǒng)的控制要求不斷提高，在上世紀60年代以前，直流調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速領(lǐng)域中站占治地位，而在全控型功率開關(guān)器件出現(xiàn)以后，交流調(diào)速才得到了長足的發(fā)展，特別是集成電路的出現(xiàn)，使用合適的調(diào)速方式（如pwm調(diào)速），使得交流調(diào)速動態(tài)和靜態(tài)特性完全可以和直流調(diào)速相媲美，在本課題著重研究了現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中的變壓變頻調(diào)速，以及現(xiàn)在已經(jīng)運用成熟的電壓空間矢量調(diào)速系統(tǒng)，來解決本課題的調(diào)速問題。關(guān)鍵詞：交流調(diào)速系統(tǒng)；pwm調(diào)速；規(guī)模集成電路；電力電子器件1 交流調(diào)速

2、控制的選擇現(xiàn)階段的變壓變頻調(diào)速的控制方式， 矢量控制系統(tǒng)：根據(jù)磁鏈的是否閉環(huán)又可以分為直接矢量控制和間接矢量控制，她們都具有非常良好的動態(tài)和靜態(tài)性能，調(diào)速范圍也很寬在實踐中得到了普遍的運用；不足之處是動態(tài)性能受電動機參數(shù)影響。在本課題的設(shè)計中選擇間接矢量控制方法即-磁鏈開環(huán)轉(zhuǎn)差型矢量控制。2 電動機類型的選擇按照本課題的設(shè)計要求，以500kw的電動機為被控對象，那么電動機就選擇西安電動機廠生產(chǎn)的js1410-4型三相交流異步電動機。在電動機參數(shù)測量問題上，一般都是同過電動機空載和短路試驗測的，但是因為條件的限制，對以上電動機的參數(shù)直接給出：3 主電路元器件的計算主電路的動能介紹主電路采用典型的

3、交-直-交電壓源通用變頻器結(jié)構(gòu)，輸入功率級采用三相橋式不可控整流電路ui，整流輸出環(huán)節(jié)由大容濾波，獲得平滑的直流電壓，逆變部分通過功率開關(guān)器件有規(guī)律的導通和關(guān)斷產(chǎn)生變壓變頻的電壓。主電路中主要是對整流器和逆變器電力電子器件的計算3.1 整流二極管參數(shù)的整定在主電路中采用的是三相不可控的橋式整流電路電力二級管參數(shù)整定：3.2 濾波電路整流電路的輸出的直流電壓含有很大的脈動成分，此外逆變部分和所帶負載的變化也使直流電壓產(chǎn)生脈動，因此要加入大電容濾波環(huán)節(jié)。當沒加濾波電容時，三相整流輸出平均直流電壓為：加上濾波電容時，三相整流輸出最大交流線電壓峰值為：假設(shè)輸入電壓的波動范圍是5900-6200v，此時

4、對應6000v的輸入，整流后的電壓為8484v。設(shè)電源的功率因數(shù)是0.9，那么每個周期電容吸收的容量為：其中pout是電動機的輸出功率，upk為峰值電壓，最小的輸入電壓應該在370v以上，所以得：濾波電容理論上講越大越好，在實際中考慮到價格的影響，用8個2500v，300？自f的電容，兩個串接，然后再3個并聯(lián)，等效成一個耐壓10000v800 的電容。3.3 逆變電路igbt的正反向峰值電壓：考慮到2-2.5倍的安全系數(shù)，取耐壓值為19000v。通態(tài)峰值電流：在整流逆變環(huán)節(jié)通過參數(shù)的計算得知，型號為jcc-6kv/500kw-igbt系列的通用變頻器?，F(xiàn)代的交流調(diào)速系統(tǒng)中為了提高系統(tǒng)控制的可靠

5、性，都是采用數(shù)字化的控制將上述的控制主回路與過電壓保護，過電流保護，過熱保護等檢測電路集成到一塊芯片上這種智能型的模塊叫做ipm，但是在本課題的國內(nèi)外都沒有如此高電壓等級的ipm，在這里選用igbt模塊：fd400r66kf2，額定參數(shù)400a/6600v。4 驅(qū)動電路的原理驅(qū)動電路是ipm主電路和控制電路之間的接口，良好的驅(qū)動電路設(shè)計對裝置的運行效率、可靠性和安全性都有重要意義。在該課題中選擇 m57140-01和m57120l。它們是三菱公司為其ipm系列產(chǎn)品專門配置的電壓變換模塊。在m57120l的輸入端加一路113v-400v的直流電壓可以在輸出端得到一路20v的直流電壓，在m5714

6、0-0的輸入端加一路18v-22v的直流電壓，輸出端可以得到4路相互隔離的15v電壓，方便地為ipm供電；hcpl4504和pc817是高速光耦，起到電氣隔離ipm與外部電路的作用，ipm的控制信號cin和故障輸出信號fo通過光耦傳輸。5 ipm保護電路的原理過電壓、欠電壓保護：因為igbt射集耐壓能力有限，而我國的電網(wǎng)又不是很穩(wěn)定，因此設(shè)置的過電壓，欠電壓電路圖2所示工作原理：在過電壓、欠電壓保護中，當電壓高于（低于）參考點v2（v1）時，ovh（ovl）輸出為低電平，故障信號經(jīng)過邏輯電路送入控制電路，立即封鎖pwm輸出和停止運行。保護點參數(shù)的選擇：欠電壓保護：過電流保護：光耦電路參數(shù)：一次

7、側(cè)：vf=1.3v，連續(xù)正向電流if（max）=10ma二次側(cè)：電流傳輸比if=1ma，ctr=70%過電流保護電路：igbt雖然可以承受短時間的過流，但是一旦超出了安全區(qū)，就有可能造成管子的永久損壞，所以要設(shè)置快速的過電流保護，系統(tǒng)利用采樣電流和規(guī)定值進行比較，當超過時數(shù)字端輸出低電平，控制部分產(chǎn)生中斷。6 電流調(diào)節(jié)器的計算保證電動機穩(wěn)定調(diào)速的要求就要保證其動態(tài)參數(shù)要滿足控制要求，下面就對電流調(diào)節(jié)器進行參數(shù)整定。6.1 確定時間常數(shù)：由于pwm逆變器采用ipm模塊，不會產(chǎn)生滯后所以，時間常數(shù)只對電動機，整流器和電流環(huán)回路來計算6.2 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇：因為電流調(diào)節(jié)器是內(nèi)環(huán)，要求對系統(tǒng)的跟

8、隨性良好，所以選擇用典型的i型系統(tǒng)。7 控制器的選擇控制器是整個交流調(diào)速系統(tǒng)的中心，她起到控制系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)，對數(shù)字信號處理等作用，是一個功能非常強大的數(shù)字處理器，數(shù)字信號處理器（dsp）已經(jīng)發(fā)展了20多年，數(shù)字控制系統(tǒng)克服了模擬控制系統(tǒng)電路功能單一、控制精度不高的缺點，它抗干擾能力強，可靠性高，可實現(xiàn)復雜控制，增強了控制的靈活性。在本課題中我選用tms320lf2407a，tms320lf2407a是美國ti公司推出的新型高性能16位定點數(shù)字信號處理器，它專門為數(shù)字控制設(shè)計，集dsp的高速信號處理能力及適用于控制的優(yōu)化外圍電路于一體，在數(shù)字控制系統(tǒng)中得以廣泛應用系統(tǒng)組成：tms320lf24

9、07a系統(tǒng)組成包括：40mhz、40mips的低電壓3.3v cpu、片內(nèi)存儲器、事件管理器模塊、片內(nèi)集成外圍設(shè)備。8 交流調(diào)速系統(tǒng)的實現(xiàn)通過以上對交流調(diào)速系統(tǒng)中每個部分的原理及功能介紹，按照模擬參數(shù)的計算來選擇或者設(shè)置相應的參數(shù)就能夠得到一個調(diào)速性能優(yōu)良的調(diào)速系統(tǒng)；在其中電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在間接矢量控制系統(tǒng)中用分立元件夠成的模擬電路已經(jīng)在現(xiàn)實中用的非常少了，這是因為模擬電路的各種局限性導致的，在實際中轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器都是集成在dsp芯片上，具體操作時只需要設(shè)置其參數(shù)即可。所以現(xiàn)在的交流調(diào)速系統(tǒng)在數(shù)字化大發(fā)展的前提下精度和可靠性都有了非常的高度，設(shè)備的復雜性和占地空間現(xiàn)實因素已經(jīng)被基本解決。參考文獻1李文忠，安生輝，實用電機控制電路，北京： 化學工業(yè)出版社，20032彭鴻才，電機原理及拖動，北京：機械工業(yè)出版社，19963陳伯時，電力拖動自動控制系統(tǒng)，北京：機械工業(yè)出版社，19924王兆安，黃俊， 電力電子技術(shù)，北京：機械工業(yè)出版社，20005馮垛生，鄧則名，電力拖動自動控制系統(tǒng)，廣州：廣東高級教育出版社。6賴福新，電機控制系統(tǒng)，上海：上海交通大