文档介绍：摘要
单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。通过改变程序来达到控制转速的目的。在设计中采用交流调速系统,整流器采用不可控电路,电容器滤波;逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路,驱动电路,光电隔离电路,HEF4752大规模集成电路,保护电路,Intel系列单片机,Intel8253定时/记数器,Intel8255可编程接口芯片,Intel8279通用键盘/显示器,I/O接口芯片,CD4527比例分频器和测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。
关键词 MCS-51单片机 HEF4752 8253定时器 晶闸管整流器三相异步电动机
目录
绪言 3
1 交流调速的现状 5
2 用单片机控制的交流调速 8
3 系统设计的参数 16
4 用单片机控制的电机交流调速系统设计 17
调速系统总体方案设计 17
原器件的选择 18
系统主回路的设计以及参数计算 25
单元模块的设计 27
转差频率控制原理及调节器的设计 27
PWM控制信号的产生及变换器的设计 29
光电隔离及驱动电路设计 36
故障检测及保护电路设计 36
模拟量输入通道的设计 37
系统软件的设计 37
程序框图及其介绍 37
部分子程序 42
5 结束语 44
参考文献 44
致谢 44
附录 45
绪言
电气传动从总体上分为调速和不调速两大类。按照电动机的类型不同,电气传动又分为直流和交流两大类,直流电动机在19世纪先后诞生,但当时的电气传动系统是不调速系统,随着社会化大生产的不断发展,生产技术越来越复杂,对生产工艺的要求也越来越高,这就要求生产机械能够在工作速度,快速启动和制动,正反转等方面具有较好的运行性能。从而推动了电动机的调速不断向前发展,自从1834年直流电动机出现以后,直流电动机作为调速电动机的代表,在工业中得到了广泛的应用。它的优点主要在于调速范围广,静差小,稳定性能好以及具有良好的动态性能,晶闸管变流装置的应用使直流拖动发展到了一个很高的水平,在可逆,可调速与高精度的拖动技术领域中相当长时间内几乎都采用直流拖动系统。尽管如此,直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向问题和在恶劣环境下的不适应问题,同时,制造大容量,高转速以及高电压直流电动机也十分困难,这就限制了直流传动系统的进一步发展。
交流电动机在1885年出现后,由于一直没有理想的调速方案,只被应用于恒速拖动系统,从上世纪30年代起,不少国家才开始提出各种交流调速的原始方案,晶闸管的出现使交流电动调速的发展出现了一个质的飞跃,使得半导体变流技术的交流调速得以实现,国际上在60 年代后期解决了交流电动机调速方案中的关键问题,70年代开始就实现了产品的高压,大容量,小型化,且已经逐渐取代了大部分传统的直流电动机的应用领域。交流调速系统发展迅速的很大一部分原因在于交流电动机本身的优点:没有电刷和换向器,结构简单,寿命长。近年以来大功率半导体器件,大规模集成电路,电子计算机技术的发展,加上交流电动机本身的优越特性,为交流调速提供了广泛的应用前景。目前交流电力拖动系统已具备了较宽的调速范围,较高的稳态精度,较快的动态响应,较高的工作效率以及可以在四象限运行等优越性能,其动态性能均可与直流电动机拖动系统相比美。
交流调速系统与直流调速系统相比较,具有如下特点:
(1)容量大这是电动机本身的容量所决定的。直流电动机的单机容量能达到12—14MW,而交流电动机的容量却远远的高与此数值。
(2)转速高,而且耐压直流电动机受到换向器的限制,最高电压只能达到1000多伏,而交流电动机容量可达到6
—10KV,甚至更高。一般直流电动机最高转速只能达到3000转/min左右,而交流电动机则可以高达每分钟几万转。这使得交流电动机的调速系统具有耐高压,转速高的特点。
(3)交流电动机本身的体积,重量,价格比同等容量的直流电动机要小,且交流电动机结构简单,坚固耐用,经济可靠,惯性小成了交流调速系统的一大优点。
(4)交流电动机的调速装置环境适应性广。直流电动机由于结构复杂,换向器工作要求高,使用中受到很多限制,如工厂里的酸洗车间,由于腐蚀严重,使用直流电动机每周都要检查碳刷,维修起来比较困难,而交流电动机却可以用在十分恶劣的环境下不至于损坏。
(5)由于高性能,高精度,新型调速系统的出现和不断发展,交流拖动系统已达到同直流拖动系统一样的性能指标,越来越广泛的应用于国民经济的各个生产领域。
(6)交流调速装置能显著的节能。工业上大量使用的风机,水泵,压缩