采用SLE4520集成电路的三相SPWM异步电动机变频调速系统设计.doc

设计课题介绍 1.设计课题 采用SLE4520集成电路的三相SPWM异步电动机变频调速系统设计。 2.内容简介 工业上广泛应用交流异步电动机作为电力拖动自动控制系统的动力装置。近10年来，由于电力电子技术的迅猛发展，电气传动交流化的新时代正到来。三相SPWM正弦波脉宽调制技术是为了克服等脉宽PWM法的缺点而发展起来的，它从电动机供电电源的角度出发，着眼于如何产生一个可调频调压的三相对称正弦波电源。具体是以一个正弦波作基准波（称为调制波），用一系列等幅的三角波（称为载波）与基准波相交，由它们的交点确定逆变器的开关模式，当基准正弦波高于三角波时，使相应的开关器件导通；当基准正弦波低于三角波时，使开关器件截止，从而使逆变器的输出电压波为脉冲列，其特点是：在半个周期中等距、等幅（等高），不等宽（可调），总是中间的脉冲宽，两边的脉冲窄，各脉冲面积与该区间正弦波下的面积成比例，这样，输出电压中的中低次的谐波分量显然可以大大减少。 SLE4520是全数字化的三相SPWM波生成集成电路。这种芯片是一种应用ACMOS技术制作的低功耗高频大规模集成电路，是一种可编程器件，它能把三个8位数字量同时转换成三路相应脉宽的矩形波信号，与8位或16位微机联合使用，可产生三相逆变器所需的六路控制信号，输出的SPWM波的开关频率可达20KHZ，基波频率可达2600HZ。因此，适用于IGBT逆变器或其它中频电源逆变器。 3.设计内容及任务 详细了解SLE4520集成电路的内部结构，管脚排列及功能、工作原理和使用注意事项； 详细了解电力电子器件IGBT的工作原理，元器件参数、驱动电路及使用注意事项； 讨论并确定变频主回路的电路，并根据给定的交流电动机参数（另行给出），计算，选择主回路的元器件； 讨论由SLE4520集成电路实现SPWM波的方法，具体接线和相应的外围电路，并考虑信号的测量和控制回路原理，包括各单元电路的原理图和元器件的选择； 在前述基础上，确定控制系统的硬件电路，选择合理的软件算法，结合单片机控制技术，研究用8031实现的方法，并确定由8031单片机实现的微机控制系统程序流程，画出主程序和中断服务程序流程图； 编制、调试主程序和中断服务程序； 应用AUTOCAD和SCH绘制硬件电路和程序流程图； 撰写毕业设计说明书。 4.电机给定参数： 型号：YGOL－4，PN＝1.5KW，Nn＝1400r/min,Ia=3.65A,ηn=79%,cosΦ＝0.79， 转动量＝0.0027kgm，净重27KG，Un＝380V，接法：Δ。 总体设计方案的选择 （一）采用SLE4520的三相SPWM电机变频调速的提出 三相交流异步电机，由于转子侧的电流不从外部引入，而由电磁感应产生，故而 具有结构简单，体积小，重量轻，价格低廉，便于维护等优点，一经问世，就备受人们的青睐。 一、调速系统的发展 随着工农业生产的发展，人们对调速要求越来越高，交流调速有调压调速，串级调速等，性能都处于不佳状态，唯独变频调速受人瞩目，采用变频调速实现电动机的连续调速结构简单，造价低。 变频调速是采用可变电压可变频率（VVVF）电源装置，如逆变器和交－交变频器，变频调速可以充分发挥感应电机的优点，即适应性强，坚固耐用，维护方便，价格低廉。 近年来，由于微电子技术，微机技术和自关断功率开关器件的进步，使得变频调速中的核心技术—－脉冲宽度调制技术和矢量控制技术已经成熟并得到广泛应用。 首先，以目前迅速普及的“交－直－交”变频器的基本结构来看，“交－直”的整流技术是很早就解决了的，而“直－交”的逆变过程实际是不同组合开关交替地接通和关断过程，它必须依赖于满足一定条件的开关器件，这些条件是： 能承受足够大的电压和电流； 允许长时间频繁地接通和判断； 接通和关断的控制必须十分方便。 直到20世纪70年代，大功率晶体管（GTR）的开发成功，才比较满意地满足了上述条件，从而为变频技术的开发，发展和普及奠定了基础。 20世纪80年代，又进一步开发成功了绝缘栅型双极型晶体管（IGBT）其工作频率比GTR提高了一个数量级，从而使变频调速技术又向前迈进一步。目前，中小型的变频器中的逆变部分，已基本上被IGBT垄断，使20世纪70年代提出的正弦波脉宽度调制技术（SPWM）得到不断完善。 在不采取任何措施的情况下，异步电动机在变频后的机械特性远逊色于直流电动机变压后的机械特性，这必将大大影响变频调速技术的应用范围。20世纪70年代末，矢量控制技术的提出和实现，使异步电动机变频后的机械特性达到了可以和直流电动机变压后的机械特性相媲美的程度。 与此同时，计算机技术和大规模集成电路的飞速进步，极大简化了实现SPWM及矢量控制等复杂技术的方法