文档介绍：摘要
由于三相交流异步电动机具有优良的性能,因此其在工业场合应用广泛。所讨论的调速系统以三相交流异步电动机为被控对象,以TMS320LF2407A (16 位定点DSP 芯片)为处理器,采用智能功率模块PM10CSJ060,通过SPWM 技术对交流电机进行恒压频比控制,设计并实现了基于DSP 的变频调速(Variable Velocity Variable Frequence,简称VVVF)控制系统。
关键词:异步电动机;变频调速;脉宽调制,恒压频比控制
引言
在工矿企业中,电动机是应用面最广、数量最多的电气设备之一,因而电机的运动和控制与企业的产品质量和效益密切相关。交流变频调速技术是电力电子技术、微电子技术、控制技术高度发展的产物。交流变频调速技术的优越性体现在节电显著和调速性能卓越两个方面。针对这一情况,设计了基于DSP TMS320LF2407A 及智能功率模块PM10CSJ060的交流电机变频调速系统。TMS320LF2407A 是专为电机控制而优化设计的单片DSP 控制器,它不仅具备强大高速的运算处理能力,而且在片内集成了丰富的电机控制外围部件,如事件管理器、PWM产生电路、ADC 转换模块等,这为实现交流电机变频调速控制提供了极大的便利。而智能功率模块(Intelligent Power Module,简称IPM)将大功率开关器件和驱动电路、保护电路、检测电路等集成在同一个模块内,是电力集成电路PIC 的一种。设计中采用恒压频比控制法实现了调速,其算法简单,控制灵活,是一种较为实用的方法。
目录
第一章变频调速技术概述 4
变频调速技术介绍 4
交流电机的调速 4
三相交流电动机的变频调速原理 4
变频调速技术的发展 5
国内变频调速技术发展概况 5
5
6
本论文的研究内容 6
第二章变频调速技术理论分析 7
(SPWM)控制理论 7
SPWM控制技术 8
单极性SPWM控制技术 8
双极性SPWM控制技术 10
SPWM的调制方式 12
第三章总体方案及硬件设计 14
总体方案及硬件框图 14
系统硬件电路 14
变频主电路 14
功率驱动电路 17
光耦隔离电路 18
系统保护电路 18
显示部分 19
第四章系统软件设计 23
23
程序 25
A/D转换初始化程序 25
SPWM 27
主程序 30
第五章结论 32
参考文献 32
第一章变频调速技术概述
变频调速技术介绍
交流电机的调速
交流电动机比起直流电动机来,省去了换向器,使得结构更简单、结实、紧凑,它具有维修工作量小、运行效率高、转动惯量小、动态响应快的特点。过去由于对它缺少相应的控制手段,实现速度的调节比较困难,所以在20世纪的大部分年代里,交流电动机主要在不调速的场合应用。近年来,由于电力电子和微电子技术的飞速发展,新器件和新的控制系统的不断推出,使交流电气传动也具有与直流电气传动同样优良的调速性能,从而使交流调速得到了迅速发展。三相异步电动机的转速公式为:
n = n1 *(1 - s)=60*f1/p(1 - s)
从上式可见,改变供电频率f1、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。从调速的本质来看,不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速n1 或不改变同步转速n1 两种。
三相交流电动机的变频调速原理
从原则上讲,改变极对数P,改变转差率s,改变频率f都可以实现调速。对异步电机而言,以上三种方式虽都可以采用,但变极对数的调速是有级调速(不能实现平滑调速),电磁调速、转子变阻调速都是耗能型调速方法,所以只有变频调速是最理想的调速方法。
变频调速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器,变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类,目前国内大都使用交-直-交变频器。其特点:效率高,调速过程中没有附加损耗;应用范围广,可用于笼型异步电动机; 调速范围大,特性硬,精度高;技术复杂,造价高,维护检修困难。
如公式(1-1),因此,改变定子电源频率可以改变同步转速和电机的转速。又由异步电动机的电势公式可知外加电压近似与频率和磁通的乘积成正比,即
(1-2)
式中,c1为常数。由此有
(1-3)
所以,若外加电压不变,