毕业设计（**）
**题目：交流变频调速电路课程设计。
系部：自动控制系。
专业：电气自动化。
班级：自动化151
学生姓名：学号：
指导教师：2016 年 12 月30 日。
摘要1第1章绪论1
1.1课题在国内外的发展2
1.2课程的性质、目的与任务2
1.3课程设计内容及基本要求2
第2章交流变频调速技术3
2.1变频技术简介3
2.2交流变频调速基本原理3
2.3变频调速的特点4
第3章交流变频调速的设计5
3.1交流变频调速的主电路图6
3.2控制电路7
第4章实验步骤及数据8
4.1变频调速实验目地9
4.2仪器、器材或环境9
4.3原理、过程及结论10
第5章总结与展望10
参考文献10
摘要：本课程设计介绍了异步电动机调压调速系统的几大组成部分，并着重讲述了三相异步电动机（m）、测速发电机（tg）、晶闸管交流调压器（tvc）的简单的工作原理。在了解异步电动机调压调速的基本原理的基础上，设计了异步电动机单闭环调压调速系统的结构原理图。
还将调压调速与其他的调速方法相比，所具有的优点以及不足之处。
第1章绪论。
1.1课题在国内外的发展。
20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，**不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。变频调速电机简称变频电机，是变频器驱动的电动机的统称。
实际上为变频器设计的电机为变频专用电机，电机可以在变频器的驱动下实现不同的转速与扭矩，以适应负载的需求变化。变频电动机由传统的鼠笼式电动机发展而来，把传统的电机风机改为独立出来的风机，并且提高了电机绕组的绝缘性能。在要求不高的场合如小功率和频率在额定工作频率工作情况下，可以用普通鼠笼电动机代替。
随着电力电子技术的发展，使得采用电力电子变换器的交流拖动系统得以实现，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，高性能交流调速系统便应运而生，一直被认为是天经地义的交直流拖动按调速性能分工的格局终于被打破了。
1.2课程的性质、目的与任务。
课程设计是学习专业技术课所必需教学实践环节。通过课程设计的教学实践，使学生所学的基础理论和专业知识得到巩固，并使学生得到运用所学理论知识解决实际问题的初步训练。
通过课程设计使学生利用所学理论知识和设计方法完成某种运动控制系统设计。
通过课程设计使学生掌握系统设计的步骤和一般方法，学会电路的设计，电器元件参数的计算、选型以及系统特性分析和评价标准。
掌握从收集资料、方案比较论证到电路设计、计算的整个设计过程，获得初步的实践锻炼，进一步提高学生的分析、综合能力。
1.3课程设计内容及基本要求。
指导教师负责学生的分组与课题选题，下达课程设计任务书，指导、督促、检查学生课程设计的进**况，并结合答辩情况负责课程设计完成后学生的成绩考核。
1.完成交直流调速系统电路（主电路、控制电路、保护电路等）的设计。
2.完成电路主要元件参数的计算及电气元件的选择。
3.进行系统特性分析和评价。
4.绘制电路图，编制程序。
5.完成课程设计说明书。
第2章交流变频调速技术。
2.1变频技术简介。
随着科学的发展，变频器的使用也越来越广泛，不管是工业设备上还是家用电器上都会使用到变频器，可以说，只要有三相异步电动机的地方，就有变频器的存在，要熟练地使用变频器，还必须掌握三相异步电动机的特性，因为变频器与三相异步电动机有着密切的联系。
2.2交流变频调速基本原理。
交流变频调速器（简称变频器）是建立在微处理器、电力电子学、电机学、现代控制理论基础之上的现代机电一体化高新技术产品。其工作原理是将三相工频交流电整流成直流电，再由直流电转换成交流电（交－直－交）。根据要求，可以从0～50hz（或更高频率）之间输出任意频率。
因此，通过对变频器输出频率的控制，实现交流电动机的调速，最终达到对传动负载的精确定量控制。：是应用当今国际最新变频技术产品——交流变频调速器，对交流电机进行无级调速控制的高新技术。变频调速控制系统主要由电控设备、变频器、交流电动机、传动机械及传感器等部分组成。
变频控制系统可进行开环控制，也可进行闭环控制。开环系统的控制是通过设定值的改变，来实现对被控制对象输出值的直接控制。闭环控制系统是通过被控制对象反馈系统与设定值的动态比较，自动调节被控电机的转速，从而实现对被控制对象输出的控制。
2.3变频调速的特点。
变频调速的主要特点是通过变频器改变输出频率及输出电压，实现交流电机转速或被控对象输出的控制。此外，还具有以下优点：
．由于变频器在启动过程中，输出频率由0hz平滑地逐渐上升，电压从0v按比例上升到额定电压，电机无任何启动冲击，避免了由于电机启动产生的大电流对电机、电网、电气元件及所拖动机械设备的冲击和损坏。变频器在停止过程中，输出频率由运行频率平滑地逐渐下降到0hz，电压从运行电压按比例逐渐到0v，实现了电动机软停止。
．变频启动可防止运输机械类载重物体受冲击和翻滚，提高传动设备的使用寿命。
．无级调速，自动化程度高，可实现无人管理。
．保护功能完善，减少设备维修、故障等。
．节能效果明显。
第3章交流变频调速的设计。
3.1交流变频调速的主电路图。
交流电机变频调速系统包括主电路和控制电路两部分，主电路主要完成功率的转换，它的结构是随着电力电子技术的发展而发展的，特别是从半控器件到全控器件的过渡标志着变频装置在性价比上可以与直流调速装置相媲美；控制电路主要完成对变频主电路提供各种控制信号，它是随着数字控制技术的发展而发展的，而且数字技术的应用不仅提高了调速系统的精度和可靠性，而且还为现代控制理论与方法在交流调速中的应用提供了物质基础。
a）在交流变频调速系统中，主回路作为直接执行机构，其可靠性和稳定性直接影响着系统的运转，因此，必须选择合适的主电路。
交流变频电路实现由整流器将电网中的交流电整流成直流电，经过滤波，然后由逆变器逆变成交流电供给负载。中间环节采用在理想情况下是一种阻抗为零的恒压源的大电容滤波；在主电源方面，由于电动机是不需要频繁制动和反转的，所以选择不可控二极管整流桥方式。滤波电路采用阻容方式。
逆变电路为三相全桥形式；在功率器件方面，由于变频调速系统，一方面要求开关频率足够高，另一方面要求有足够的输出容量，所以采用驱动功率小而饱和压降低的igbt。
在变频调速系统中，电动机的降速和停机，是通过逐渐减下频率来实现的。这时，从电动机的角度来看，电动机处于再生制动的工作状态；从变频调速系统的角度来看，拖动系统在转速下降时减少的动能，由电动机“再生”电能后，在变频主电路的直流环节中被消耗掉了。归根结底，是通过消耗能量而获得制动转矩的，属于能耗制动状态。
为此，在系统电路中设计了由ve、re、vde组成的放电回路，以免过高的直流电压使各部分器件损坏。
a）主控制电路。
3.2控制电路。
控制电路作为交流电机变频调速系统的核心部分，在影响整个系统的性能方面占有极其重要的地位，而控制系统的性能又取决于其运算速度和控制精度，这在某种程度上依赖于实现该系统的电子芯片。
在控制逆变部分，根据pwm波形的生成原理，采用vhdl语言，从硬件和软件上采用基于cpld，用于igbt控制的数字化pwm波形产生器的实现方法；根据系统的设计要求，选择了转速负反馈控制，提高了系统的精度和稳定度。保护电路主要包括系统过压、过流、以及泵升电压的保护等。控制电路和保护电路作为交流电机变频调速系统的核心部分，在影响整个系统的性能方面占有极其重要的地位，它主要是向变频主电路提供各种控制信号，以使主电路安全、可靠的工作。
b）控制电路。
第4章实验步骤及数据。
4.1变频调速实验目地。
1)掌握spwm的基本原理和实现方法。
2)熟悉与spwm控制有关的信号波形。
4.2仪器、器材或环境。
4.3原理、过程及结论。
1)接通挂件电源，关闭电机开关，调制方式设定在spwm方式下（将控制部分s、v、p的三个端子都悬空），然后开启电源开关。
2)点动“增速”按键，将频率设定在0.5hz，在spwm部分观测三相正弦波信号（在测试点”）观测三角载波信号（在测试点“5”），三相spwm调制信号（在测试点”）再点动“转向”按键，改变转动方向，观测上述各信号的相位关系变化。
3)逐步升高频率，直至到达50hz处，重复以上的步骤。
4)将频率设置为0.5hz～60hz的范围内改变，在测试点”中观测正弦波信号的频率和幅值的关系。
1、观察条件（1）-(3)与spwm调制有关信号波形，得出spwm控制的结论，说明spwm的调频和调压基本原理。
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