变频器控制电路设计--毕业论文

攀枝花学院专科毕业设计（论文）变频器控制电路设计学生姓名：XXX学生学号：200821213369院（系）：工程技术学院年级专业：生产过程自动化指导教师：XXX副教授二〇一〇年十二月攀枝花学院专科毕业设计（论文）摘要I摘要变频器已应用于各行各业多种设备,并成为当今节电,改造传统工业,改善工艺流程,提高生产过程自动化水平,提高产品质量,改善环境主要技术之一。变频器技术是一种绿色技术,是国民经济和日常生活中普遍需要新技术,也是国际上技术更新换代最快领域之一。开关器件是变频器核心器件,绝缘栅双极型品体管(ICBT)投入市场以后,很快成为中小功率电力电子设备主导器件,而且其电压、容量及开关频率性能还在提高。智能功率模块(IPM)集成了多个常规IGBT,为用户降低设计和生产成本提供了便利条件,并使系统性能和可靠性得到了有效提高。IPM内部集成驱动和保护电路可简化系统设计,其自我保护功能可使功率模块在测试及现场应用中损坏可能性大大降低。采用IPM后系统综合性能极大提高,其性价比已经超过IGBT,有很好经济性。本文使用IPM模块PM50RSAl20设计一款小型通用变频器,功率为1500W,并将开关电源也集成到变频器中,体积小,方便在小功率场合使用。关键词：变频器、控制电路、PM50RSAl20、小功率电路攀枝花学院专科毕业设计（论文）ABSTRACTⅡABSTRACTComposedwithSCMoftheVVVFcontrollerbeingabletostartfromlowfrequency(50Hz)to1000Hz.Itcanremovetheworkingbandinthepaststarttheimpingementtotheelectricmotordirectly.Atthesametime,sincethefrequencyconvertercanadjustoutputvoltagefitinwithitself,makingloadsmotorcanworkunderfixedvoltage,whichnotonlyenergyconservationbutalsoprolongthelifetimeofthemotor.Inthispaper,cross-straight-crossthemaincircuitdesign,infrontofarectifiercircuit,thebackisafull-bridgeinvertercircuit,whichbythefourN-channelMOSFETcomponent,suchastubesformedbythesamesymmetryofthebridgecircuitofbettercontrolofsmallpressuredrop,reducingtheenergylossofthis;outputlinkusingtheLCfiltercircuit.Invertercircuitbythedrivecircuitcomposedofdiscretecomponents,thatwhileanincreaseofcircuitcomplexity,butgreatlyreducedthedesigncost.Controlcircuitanddrivercircuitusingoptocouplercompletelyisolated,sothatthemaincauseofthecircuitduetotheoutsideworld,whenmajorfluctuationswillnotaffectthenormaloperationofcontrolcircuit.ForthecontrolofthemicroprocessorcorebasedontheLM3S1138,LM3S1138producedbySPWMwaveandwavePWMtodrivethemaincircuitsinewavesentthroughthekeyboardsettingstochangetheoutputvoltagefrequencyandamplitude,LEDdigitaltubecanbereal-timedisplayofoutputvoltageincreasesvalue,tocontrolmotorspeed.Keywords:Single-ChipComputer，motor，PM50RSAl20，drive，inversion攀枝花学院专科毕业设计（论文）目录1目录摘要……………………………………………………………………………ⅠABSTRACT…………………………………………………………………………Ⅱ1.绪论……………………………………………………………………………‥22.课题可行性分析及方案比较…………………………………………………‥82.1.可行性分析……………………………………………………………‥…‥82.2.方案比较及确定………………………………………………………………83.单元电路设计…………………………………………………………………103.1.变频器电路原理……………………………………………………………103.2.变频器控制电路设计原理…………………………………………………133.3.辅助电源设计………………………………………………………………154.变频器的容量计算及选择方法………………………………………………165.参数计算与设定………………………………………………………………186.变频器整体调试………………………………………………………………207.变频器软故障分析……………………………………………………………218.变频器电路故障及分析………………………………………………………22结论………………………………………………………………………………27参考文献…………………………………………………………………………28致谢………………………………………………………………………………29攀枝花学院专科毕业设计（论文）绪论21绪论随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的迅速发展，电气传动技术正面临一场历史性的革命。经过了二十多年的发展，近代交流传动逐渐成为电气传动的主流。异步电动机调速系统中，效率最高、性能最好的是变频调速系统，因此，对变频调速的研究是当前电气传动研究中最活跃、最有实际应用价值的工作。变频器产业的潜力非常巨大，值得强调的是，这里的“变频器产业”应该是“变频器技术产业”，或者是invertertechnology产业。正如IT产业不仅限于PC一样，变频器技术产业包括所有与变频器技术相关的产业，即电力电子器件的生产、驱动保护集成电路的生产、电气传动与系统控制技术、工业应用与其它。变频器的快速发展得益于电力电子技术、计算机技术和自动控制技术及电机控制理论的发展。当前竞争的焦点在于高压变频器的研究开发生产方面。变频器的发展水平是由电力电子技术、电机控制方式以及自动化控制水平三个方面决定的。国产变频器都停留在V/F控制方式，决定了国产变频器只在中低端市场，特别是在风机、泵类的调速应用市场为主，难以和进口品牌匹敌。人类对未知世界的不断探索，以及对地球可持续发展的忧虑，是变频器发展的强大动力。由于中国经济的蓬勃发展，改革开放已发展到只有靠降低能耗、提高质量，特别是用现代电子技术改造传统产业，从而使中国利用巨大的存量资产，低成本、快速地实现现代化成为迫切任务。现代电子技术有两大基石，一为信息处理技术，相当于人的大脑;另一为执行技术，相当于人的四肢。而变频器作为执行技术的主力军，当然会形成巨大的商机。这样将大大促进我国电力电子技术的发展，特别是变频技术的发交流调速技术的发展现状以及存在的问题近年来，交流调速在国内外发展十分迅速，打破了过去直流拖动在调速领域中的统治地位，交流调速拖动已进入了与直流拖动相媲美、相竞争、相抗衡的时代，并有取代的趋势，这是现代电力拖动发展的主要特征。国内自动化行业的部分人士对国产变频器缺乏信心。但是未来变频器的发展趋势一定是走国产化的路，就象国产彩电工业一样。提高国产产品的质量是亟待解决的首要问题，从目前国内的众多品牌来看，真正能给国外比如富士、三菱、西门子、ABB等带来冲击的为数不多。经过几年的竞争，国内已有几个品牌(比如佳灵)技术应该是比较成熟的，它们已能挑战国外的品牌，而且这支队伍还在不断扩大。因为在竞争中，国内无论是技术和销售体系会有一个质的突变的。变频器已应用于各行各业的多种设备,并成为当今节电,改造传统工业,改善工艺流程,提高生产过程自动化水平,提高产品质量,改善环境的主要技术之一。攀枝花学院专科毕业设计（论文）绪论3变频器技术是一种绿色技术,是国民经济和日常生活中普遍需要的新技术,也是国际上技术更新换代最快的领域之一。开关器件是变频器的核心器件,绝缘栅双极型品体管(ICBT)投入市场以后,很快成为中小功率电力电子设备的主导器件,而且其电压、容量及开关频率性能还在提高。智能功率模块(IPM)集成了多个常规IGBT,为用户降低设计和生产成本提供了便利条件,并使系统的性能和可靠性得到了有效提高。IPM内部集成的驱动和保护电路可简化系统设计,其自我保护功能可使功率模块在测试及现场应用中损坏的可能性大大降低。采用IPM后系统的综合性能极大提高,其性价比已经超过IGBT,有很好的经济性。在低压变频器领域，由于电力电子器件的耐压问题已解决，因此，形成了标准的电路拓朴结构，也不容易产生新的创新拓朴。也正因为功率开关器件的耐压满足不了中、高压变频器的需要，因此人们为了回避这个世界级的难题，创造了一些电路拓扑比如交交变频、单元串联多重化、三电平……如果器件的耐压能解决，则中、高压变频器不也就象低压变频器一样可以形成相同的统一的电路拓扑吗？所幸的是笔者发明的功率开关直接串联技术，彻底解决了功率开关器件的耐压问题，从而为人类对几千伏、几万伏、几十万伏的电压进行随心所欲的控制、管理开辟了一条新的道路。其中的应用之一就是使真正的直接高压变频器成为了现实。电机控制方式决定了变频器的性能水平和应用范围、效果。国产变频器都停留在V/F控制方式，决定了国产变频器只在中低端市场，特别是在风机、泵类的调速应用市场为主，难以和进口品牌匹敌。成都佳灵推出的直接速度控制方式(DSC)，也许将彻底改变这一现象。信息技术的发展也带动了自动化技术的发展，DSP运算技术引入变频器中，使复杂的实时运算，有了实现的手段，组成成套系统，变得轻松自如。人类对未知世界的不断探索，以及对地球可持续发展的忧虑，是变频器发展的强大动力。由于中国经济的蓬勃发展，改革开放已发展到只有靠降低能耗、提高质量，特别是用现代电子技术改造传统产业，从而使中国利用巨大的存量资产，低成本、快速地实现现代化成为迫切任务。现代电子技术有两大基石，一为信息处理技术，相当于人的大脑;另一为执行技术，相当于人的四肢。而变频器作为执行技术的主力军，当然会形成巨大的商机。这样将大大促进我国电力电子技术的发展，特别是变频技术的发交流调速技术的发展现状以及存在的问题近年来，交流调速在国内外发展十分迅速，打破了过去直流拖动在调速领域中的统治地位，交流调速拖动已进入了与直流拖动相媲美、相竞争、相抗衡的时代，并有取代的趋势，这是现代电力拖动发展的主要特征。电机及电气传动技术在国际上已形成相当规模的应用产业，变频器产业的发展，首先需要得到国家宏观政策的支持，其次作为生产厂家必须提高内功，需要提高变频器相关理论攀枝花学院专科毕业设计（论文）绪论4的研究工作，产品的设计和制造有关的技术，以及与产品应用有关的各种技术。由于国产厂家制造变频器历史比较短，技术积累相对较少。国内自动化行业的部分人士对国产变频器缺乏信心。但是未来变频器的发展趋势一定是走国产化的路，就象国产彩电工业一样。提高国产产品的质量是亟待解决的首要问题，从目前国内的众多品牌来看，真正能给国外比如富士、三菱、西门