三相交流电机变频调速系统电路的总体设计 精品
基于DSP的三相交流异步电机变频调速系统设计
基于DSP的三相交流异步电机变频调速系统设计罗海龙;阮岩;王昆【摘要】针对电机控制系统对高精度、小功耗和低成本的需求,设计空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的U/F调速控制系统.设计中选用TI的高速数字信号处理器TMS320F28335作为控制核心,描绘出系统总体设计框图,详细阐述完整的SVPWM实现过程,给出系统各个模块的硬件设计思路和系统控制程序设计思路.通过实验验证系统设计的可行性、合理性.【期刊名称】《现代计算机（专业版）》【年(卷),期】2018(000)010【总页数】4页(P77-80)【关键词】变频调速;SVPWM;DSP;交流异步电机【作者】罗海龙;阮岩;王昆【作者单位】西安石油大学电子工程学院,西安 710065;西安石油大学电子工程学院,西安 710065;西安石油大学电子工程学院,西安 710065【正文语种】中文0 引言随着电机控制产品的多样化，变频技术已被普遍运用[1]。
在电机系统节能解决方案中，有相当一部分系统通过变频调速控制技术，可节省大量的电能。
目前，先进的控制算法使运算日益复杂化，新的应用需要更高的控制精度、实时控制要求中断响应时间更短[2-3]，为此对数字处理器的要求更加苛刻。
选用TI的32位TMS320F28335 DSP控制器，其拥有增强型脉宽调制器（ePWM）模块、12.5MSPS的ADC模块、增强型捕获单元模块、浮点运算单元以及众多的通信接口等。
在电机变频调速系统设计中能够降低系统成本、增加系统可靠性和提升系统性能。
1 系统总体设计基于TI的高速数字信号处理器TMS320F28335设计了三相异步电机变频调速系统。
系统设计包括电源设计、逆变器设计、DSP最小系统设计、电压电流检测设计和测速设计。
系统总体设计框图如图1所示。
DSP通过ADC模块读取整流侧直流电压，电机电压Uref的大小可根据U/F控制特性可以获得，θ为定子电压矢量旋转角度，可由当前运行频率值对时间的积分直接计算得到[4]，由此可确定θ象限、Uref所在扇区号，通过查表和计算得出每个ePWM模块CMPA寄存器的值，从而产生SVPWM去驱动功率元件开关动作[5-6]。
基于DSP的三相交流电机变频调速控制器设计
摘要：随着电力电子技术的发展，以及各种新型控制器件和先进控制方法在电机调速系统中的应用，交流电机控制精度得到了极大的提高。
为了满足高性能、节能和环保的要求，交流电机调速以其特有的优点，正逐步取代直流调速，在电气传动领域中扮演着重要的角色。
本课题主要针对交流异步电机变频调速控制系统进行了研究和探讨，提出了相应的软、硬件设计方案，以TI公司的电机专用控制芯片DSP TMS320LF2407A为控制核心，采用V／F控制和空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)相结合的控制方法，实现了对交流异步电机变频调速控制。
关键词：DSP、SVPWM、交流异步电机、变频调速一、交流异步电机的数学模型三相交流异步电机是一个多变量、高阶、非线性、强耦合的复杂系统，为了方便对三相交流异步电机进行分析研究，抽象出理想化的电机模型，通常对实际电机作如下假设：1)忽略磁路饱和的影响，认为各绕组的自感和互感都是恒定的。
2)忽略空间谐波，三相定子绕组A、B、C及三项转子绕组a、b、c在空问对称分布，互差120。
电角度，且认为磁动势和磁通在空间都是按J下弦规律分布。
3)忽略铁心损耗的影响。
4)忽略温度和频率变化对电机参数的影响。
1.1 异步电机的原始数学模型异步电机的原始数学模型可由以下四组方程表示：1．电压方程三相定子绕组的电压方程为：（1-1）三相转子绕组折算到定子侧后的电压方程为：（1-2）式中uA，uB，uC，ua，ub，uc——定子、转子相电压的瞬时值；iA，iB，iC，ia，ib，ic——定子、转子相电流的瞬时值；ψA，ψB，ψC，ψa，ψb，ψc——各绕组的全磁链；R1 ，R2——定子、转子绕组电阻。
将以上电压方程写成矩阵形式,并以微分算子P代替微分符号d／dt（1-3）也可以简写为：U=Ri+pψ(1-4)2．磁链方程由于每个绕组的磁链是它本是的自感磁链和其它绕组对它的互感磁链之和，六个绕组的磁链可以表示为：（1-5）也可简写为：ψ＝Li (1-6)式中，L是6 x 6的电感矩阵，其中对角线元素是各有关绕组的自感，其余各项是绕组间的互感。
(交流电机变频调速系统设计)
机电传动与控制课程综合训练三一、综合训练项目任务书综合训练项目：交流电机变频调速系统目的和要求：加强对交流变频调速系统及变频器的理解；应用交流变频调速系统及变频器解决交流电机变频调速问题。
提高分析和解决实际工程问题的能力。
促成“富于探索精神，具有较强的自学能力、开拓创新意识和敏锐的观察事物以及分析处理事物的能力”的目标实现。
成果形式：交流电机变频调速系统设计说明书。
相关参数：参看《机电传动控制》（第五版），冯清秀等编著，华中科技大学出版社，P291~316。
一、综合训练项目设计内容1.变频调速系统1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理三相交流异步电动机是把电能转换成机械能的设备。
一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。
三相交流异步电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。
当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。
电动势的方向由右手定则来确定。
因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。
在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。
该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力，电磁力的方向可用左手定则确定。
由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。
1.2 变频调速原理变频器可以分为四个部分，如图1.1所示。
通用变频器由主电路和控制回路组成。
给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，称为主电路。
主电路包括整流器、中间直流环节（又称平波回路）、逆变器。
图1.1 变频器简化结构图⑴整流器。
它的作用是把工频电源变换成直流电源。
⑵平波回路（中间直流环节）。
由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。
无论电动机处于电动状态还是发电状态，起始功率因数总不会等于1。
因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件—电容器或电感器来缓冲，所以中间直流环节实际上是中间储能环节。
三相交流电动机变频调速系统的设计
三相交流电动机变频调速系统的设计三相交流电动机变频调速系统的设计随着现代技术的不断发展，变频调速系统的应用越来越广泛，尤其是在工业制造领域。
三相交流电动机是工业领域中最常见的电动机类型，对其进行变频调速可以有效提高其动力性能和节能降耗。
本文将介绍三相交流电动机变频调速系统的设计。
一、系统设计原理三相交流电动机变频调速系统是由变频器、电机、电缆、传感器等组成的。
其中变频器是核心设备，具有信号变换、功率升压、矢量控制等多种功能，通过对电源供应进行变换以实现电机运行的速度调整。
传感器主要用于检测电机的运行状态和参数，并通过反馈控制系统对电机进行调整，以达到所需的运行效果。
在此基础上，经过多次尝试和验证，可以设计出高效稳定的三相交流电动机变频调速系统。
二、系统设计流程1. 选择适合的变频器选择适合的变频器是三相交流电动机变频调速系统设计的第一步。
按照电机功率和工作环境的不同，应选择不同的变频器型号和规格。
同时还应注意变频器的控制方式和输出功率，以确保系统的稳定性和可靠性。
2. 确定电机参数电机参数是三相交流电动机变频调速系统设计的关键。
主要包括额定功率、额定转速、额定电流、额定电压等参数。
通过电机参数的确定，可以选择合适的变频器、传感器等设备。
3. 设计控制系统控制系统是三相交流电动机变频调速系统设计的核心。
其主要功能是接收并处理传感器反馈的电机运行状态和参数信息，并通过相应的算法和控制方式对电机进行调整。
在设计控制系统时，应根据不同的控制要求和运行效果选择不同的算法和控制方式。
4. 确定传感器类型传感器的选择直接影响到三相交流电动机变频调速系统的稳定性和精度。
常用的传感器有电流传感器、电压传感器、速度传感器等。
在设计时应充分考虑系统的实际应用环境和控制要求，选择合适的传感器类型和规格。
5. 设计电缆及配电系统电缆及配电系统是三相交流电动机变频调速系统设计的重要组成部分。
在设计时应根据电机功率和长度选择合适的电缆规格和断路器等电器设备，以确保系统能够平稳运行。
三相交流电机变频调速控制器的设计
附录 1......................................................................................................................................
2
第一章
概述
1.1 课题背景及其研究意义
第三章 硬件电路设计 ....................................................................................................... 12 3.1 系统硬件结构框图 .................................................. ................................................. 12 3.2. 各部分电路设计 3.2.1 逆变电路 ............................................................................................................ 3.2.2 驱动电路…........................................................................................................ 12 13
1.2 三相交流电机变频调速的当前情况和发展趋势
变频调速三相异步电动机已有近 20 年的研制开发、设计和生产史。 近些年来，随着变频器研制开发技术的不断创新、迅速发展和完善，性价比趋于合理， 变频调速技术被广泛采用。 又因为变频调速笼型异步电动机其结构简单可靠、 维修工作量小、 节能、 调速性能好等优点， 较直流机调速更优越， 广泛用于驱动各种石油、 化工、起重运输、 机械加工、造纸、纺织和冶金等行业的机械设备。 截止到 2000 年，变频器供电的电动机占欧洲交流电机市场的 30％，预计到 2020 年将 提高到 50％。 试验研究表明，变频器供电的异步电动机，虽然有其显著不可比的优点，但也存在高次 谐波大、损耗大，受到电压变化率 dv／ dt 的冲击等问题。除了变频器本身在不断改进提高 外，就目前情况而言，变频调速电动机在设计上如何适应变频器这一特点，多年来，尤其是 20 世纪 90 年代以来， 国际上从事变频调速电动机研究的广大科技人员在广泛试验研究的基 础上，通过优化设计、改进转子槽形、增强绝缘结构、研究新材料、采用绝缘轴承等一系列 措施以适应变频器的特点，来提高变频调速电动机的性能、使用寿命和可靠性，效果显著。 国内也有从事这方面的研究人员。 但变频调速电动机生产企业多借鉴国外的研究成果， 多在 [3] 实践上下功夫，取得了可喜的效果。 20 世纪 50 年代中期，晶闸管的研制成功，开创了电力电子技术发展的新时代。晶闸 管具有体积小、 重量轻、 响应快、 管压低等优点， 从而使得交流电机调速技术有了飞跃发展， 出现了交流异步电机调压调速、串级调速等调速系统。 到 20 世纪 70 年代出现了变频调速技术， 变频调速具有高效率、 高精度和范围宽等特 点， 是目前运用最广泛且最具有发展前途的调速方式。 交流电机变频调速系统的种类也很多， 从早期就提出的电压源型变频调速开始， 相继发展了电流源型、 脉宽调制型等各种变频调速 控制系统。目前变频调速的主要方案有脉宽调制（Pulse Width Modulation，简称 PWM）变 频调速、 矢量控制 （Field Oriented Control， 简称 FOC） 变频调速和直接转矩控制 （Direct Torque Control，简称 DTC）变频调速等。这些变频调速技术的发展很大程度上依赖于大功率半导 体器件的制造水平。随着电力电子技术的发展，特别是门极可关断晶闸管（ GTO） 、电力晶
交流电动机变频调速系统的主电路设计
课题名称交流电动机变频调速系统的主电路设计摘要最近几年，随着新型电力电子器件的不断涌现和计算机技术的飞速发展，高性能的交流电动机变频调速系统得到了广泛的应用，他的显著的节能效果和灵活的运行方式，给人们留下了深刻的印象。
本论文首先论述了变频调速的基础技术，简述了它在我国的发展和应用以及今后在这方面应做的工作；其次对系统的主电路进行了系统地分析，并对调速系统的实施方案进行了论证。
在此基础上，调速系统主电路采用了交-直-交型电路形式，并采用IGBT作为主电路的功率开关器件；根据PWM波形的生成原理，采用VHDL语言，从硬件和软件上探讨了基于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；最后完成了相应的电气控制电路和直流电源的设计。
经相关的实验及仿真波形分析，表明该系统满足预期的设计要求。
关键词：交流调速变频调速 IGBT CPLD PWM目录1前言 (1)1.1交流变频调速技术的发展与研究现状 (1)1.2相关技术分析 (2)2系统主电路设计 (4)2.1 主电路工作原理 (4)2.2 系统主电路参数设计与选择 (7)3 结论 (12)参考文献 (13)致谢 (14)第一章前言1.1 交流变频调速技术的发展与研究现状在过去的几十年里，世界范围的工业进步的一个重要因素是工厂自动化程度的不断提高。
工厂里的生产线一般包括一个或多个可变速的电机传动装置,用于大功率传送带、机械手、桥式吊车、钢材扎制生产线以及塑料和合成纤维生产线等。
50年代以前，所有这些应用都需要使用直流电机传动，交流电机由于其固有的以同步或几乎同步于电源的频率运行，所以难以真正的调节或平滑的改变速度。
然而，直流传动存在的诸如运行中产生火花、对环境要求较高、电刷易于磨损、维护麻烦等等的自身结构上的问题促使人们不断寻求更好的解决问题的方法。
一般来说，交流传动与相当的直流传动相比通常有价格方面的优势，而且具有较少维护、较小的电机尺寸和更高的可靠性。
实验二 三相交流异步电动机变频调速实验
实验二三相交流异步电动机变频调速实验一、实验目的1.学习和掌握变频器的操作及控制方法；2.深入了解三相异步电动机变频调速性能；3.进一步学习PLC控制系统硬件电路设计和程序设计、调试。
二、实验原理1.三相交流异步电动机变频调速原理通过改变三相异步电动机定子绕组电压的频率，可以改变转子的旋转速度，当改变频率的同时改变电压的大小，使电压与频率的比值等于常数，则可保证电动机的输出转矩不变。
变频器就是专用于三相异步电动机调频调速的控制装置。
它的输入为单相交流电压（控制750W及以下的小功率电动机）或三相交流电压（控制750W以上的大功率电动机），而输出为幅值和频率均可调的三相交流电压供给三相异步电动机。
变频器的生产厂家很多，产品也很多，但基本原理相同。
本实验中采用的是松下小型变频器VFO 200W，有如下几种操作模式。
（1）运行/停止、正转/反转的操作模式：对于电动机的启动/停止以及正反转的控制有外部操作和面板操作两种模式，通过专用参数的设定来实现。
面板操作模式：通过变频器自带面板上的操作键实现运行/停止、正转/反转控制；外部操作模式：通过接在变频器专用输入端开关信号的接通、断开实现运行/停止、正转/反转。
（2）频率设定模式：频率的设定分为面板设定、外部设定两种，通过专用参数的设定来实现。
面板设定模式是根据面板上的电位器或专用键来设定频率的大小。
外部设定模式可以通过变频器上专用输入端上的电位器、电压信号、电流信号、开关编码信号以及PWM信号来实现频率的设定。
2.实验电路图本次实验的主要内容为“外部控制和外部电位器频率设定”。
实验电路图如图17.1所示。
图17.1 三相交流异步电动机变频调速实验电路图由图17.1可知，运行时，PLC程序要使Y4为1，停止时要使Y4为0，频率大小通过改变1、2、3端连接的电位器位置来调节。
3.电路接线表本实验的电路接线表如下表17.1（注：图17.1中方框内的接线已经在内部接好，不需再接线）表17.1 三相交流异步电动机变频调速实验电路接线图三、实验步骤1.按表17.1接线（为了安全起见，接线时请务必断开QF4）；2.征得老师同意后，合上断路器QF2和QF4，接通操作面板上的电源开关；3.运行PC机上的PLC工具软件FXGP_WIN-C，输入课前编好的PLC程序（或直接打开已经编制好的，路径为：HJD-DJ1 \程序\实验17\变频调速.PMW），确认程序无误后，将其写入到PLC并运行。
三相异步电机交流变频调速系统设计实验
三相异步电机交流变频调速系统设计实验指导书仇国庆编写重庆邮电大学自动化学院测控技术实验中心2010/11/2三相异步电机交流变频调速系统设计实验指导书一、实验目的：1. 了解三相异步电机调速的方法；2. 熟悉交流变频器的使用；3. 掌握三相异步电机交流变频调速系统设计。
4. 交流异步电动机机械特性及变频调速特性测试二、控制系统设计要求系统设计要求能够实现三相异步电动机的如下状态的控制：正转；反转；停止；点动；加速；减速。
图1 控制系统硬件结构图三、基本知识：1.异步电动机调速系统种类很多，常见的有：(1)降电压调速；(2)电磁转差离合器调速(3)绕线转子异步电机转子串电阻调速(4)绕线转子异步电机串级调速(5)变极对数调速(6)变频调速等等。
2.三相交流异步电动机2.1 异步电动机旋转原理异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生的。
n转速顺时针旋转，转子绕组切割磁力线，产生转子电流⑴磁场以⑵通电的转子绕组相对磁场运动，产生电磁力⑶ 电磁力使转子绕组以转速n 旋转，方向与磁场旋转方向相同2.2 旋转磁场的产生旋转磁场实际上是三个交变磁场合成的结果。
这三个交变磁场应满足：⑴ 空间位置上互差rad 3/2π电度角。
由定子三相绕组的布置来保证⑵ 在时间上互差rad 3/2π相位角（或1/3周期）。
由通入的三相交变电流来保证。
2.3 电动机转速产生转子电流的必要条件：是转子绕组切割定子磁场的磁力线。
因此，转子的转速n 必须低于定子磁场的转速0n 。
两者之差称为转差：n n n -=∆0转差与定子磁场转速（常称为同步转速）之比，称为转差率：0/n n s ∆=同步转速0n 由下式决定：p f n /600=上式中，f 为输入电流的频率，p 为旋转磁场的极对数。
由此可得转子的转速：p s f n /)1(60-=3.异步电动机调速由转速p s f n /)1(60-=可知异步电动机调速有以下几方法：(1) 改变磁极对数p （变极调速）定子磁场的极对数取决于定子绕组的结构。
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》三相异步电动机变频调速系统是一种应用广泛的电机控制系统，通过对电机的供电频率和电压进行调整，实现电机的调速功能。
本文将对三相异步电动机变频调速系统进行详细的设计。
1.系统结构三相异步电动机变频调速系统主要由电机、变频器和控制系统三部分组成。
电机作为执行元件，接受变频器输出的电压和频率进行运行；变频器则负责将输入的电网电压和频率转换为适合电机运行的电压和频率；控制系统则完成对变频器的控制和监测，实现对电机的精确调速。
2.硬件设计在硬件设计方面，需要选择适合电机的变频器和控制器，并完成相应的接线和连接。
变频器通常需要选择带有电压和频率调节功能的型号，以满足不同工作条件下的电机要求。
控制器则需要选择具备快速响应和稳定性能的型号，以确保系统的准确调速。
3.变频器参数设置变频器的参数设置对于电机的工作性能影响较大。
在设置参数时，首先需要根据电机的额定功率和工作特性确定变频器的额定输出功率。
同时，还需要根据电机的额定电压和额定转速设置变频器的额定输出电压和额定输出频率。
此外，还需要根据电机的负载特性设置变频器的过载保护和反馈调节参数。
4.控制系统设计控制系统的设计主要包括速度信号检测、计算和反馈控制三个步骤。
速度信号检测可以通过安装编码器或霍尔传感器等装置实现。
根据检测到的速度信号，控制系统可以计算出电机的当前转速，并与设定的目标转速进行比较，得到误差信号。
通过对误差信号进行PID控制，控制系统可以调整变频器的输出频率和电压，以实现对电机转速的控制。
5.保护措施设计三相异步电动机变频调速系统在运行过程中需要考虑到一些保护措施，以防止电机过载、短路等故障。
常见的保护措施包括过载保护、过流保护、过热保护和失速保护等。
通过在控制系统中添加相应的保护逻辑和监测装置，可以及时发现并处理电机故障，保证系统的安全运行。
总之，三相异步电动机变频调速系统设计涉及到硬件设计、变频器参数设置、控制系统设计和保护措施设计等方面。
三相交流电动机变频调速系统的设计及仿真毕业设计
目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 课题研究的目的和意义 (2)2 三相交流电机变频调速系统的组成及工作原理 (3)2.1 变频调速系统工作原理 (3)2.2 系统框图 (4)3 系统硬件电路的设计 (5)3.1 主电路的设计 (5)3.1.1 主电路介绍 (5)3.1.2 整流电路 (5)3.1.3 电容滤波 (6)3.1.4 逆变电路 (6)3.2控制电路的设计 (6)3.2.1 驱动模块的选择 (6)3.2.2 单片机的选取 (8)3.2.3 SA4828芯片的介绍 (9)3.3 外围设备简介 (10)3.3.1 串口通信 (10)3.3.2 LED显示器 (11)3.3.3保护电路 (12)3.3.4 A/D转换器的选择 (12)3.4 系统硬件原理图 (13)4 系统软件的设计 (14)5 系统的仿真及结果分析 (17)5.1Simulink简介 (17)5.2 仿真模型的建立 (17)5.3MATLAB模块选用以及参数设置 (18)5.4仿真结果图形及其分析 (24)结束语 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)三相交流电动机变频调速系统的设计及仿真三相交流电动机变频调速系统的设计及仿真摘要本文讲述了一种采用专用集成电路SA4828设计电机变频调速的方法。
系统主要包括主电路和控制电路，其中主电路采用交-直-交控制方式，即先将交流电经过整流，滤波转变为直流电，再将直流电经逆变转变为频率可调的交流电。
整流部分用的是三项桥式整流电路，逆变电路用的是三项桥式逆变电路。
控制电路由MCS-52系列的89C52单片机、SA4828三相SPWM产生器和一些外围扩展芯片构成，其控制电路简单、控制方式灵活、输出波形优点多的特点得到了充分体现，利用相应的软件，实现电机的调速要求。
驱动电路采用MC3PHA C芯片。
文章主要内容包括：SA4828的特性介绍及变频系统的主电路，控制电路，驱动电路，保护电路，调速系统及软件编程设计方法和仿真，所设计的系统实现了变频调速的全数字化控制，可靠性高。
(完整版)《三相异步电动机变频调速系统的设计》
控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。）
5、方案的可行性分析：
（1）参考了相关的文献和记录，并在老师的指导下制定了可行的计划。
整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。在本设计中采用三相不可控整流。它可以使电网的功率因数接近1。
滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。
逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。在设计中采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。
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[7]张占彪.试论变频调速异步电动机在设计中的注意要点,2014.
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[9]崔坚.西门子S7可编程控制器STEP7编程指南,机械工业出版社,2007.
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直到上世纪80年代，电力电子的发展变成了用晶闸管整流供电和现代控制论的迅猛发展是交流调速器取代直流调速成为必然。进入90年代，通用变频器以优异的控制性能，在调速领域独树一帜，并在工业领域及家电产品中得到迅速推广。此外，变频技术和变频制造从一般意义的拖动技术中分离出来，成为世界各国在工业自动化和机电一体化领域中争抢先站的阵地，各发达国家更是在该技术领域注入极大地人力物力，使之目前已进入高新技术行业。在进入21世纪的今天，电力电子器件的基片已从硅变换为碳化硅，使电力电子新元件具有了耐高压、低损耗、耐高温的优点。
三相交流电机的变频调速矢量控制系统设计
三相交流电机的变频调速矢量控制系统设计摘要本文阐述了矢量控制理论，提出了基于DSP的三相交流电机变频调速矢量控制系统，介绍了该系统的硬件组成以及实现方法。
关键词三相交流电机；变频调速；矢量控制；DSP随着计算机技术、自动控制技术和电力电子技术的进步，交流电机的变频调速技术有了飞速的发展，并以其卓越的性能、显著的节电效果应用于运输、家电和矿山开采等各个领域，代表了电气传动的主流方向。
早期的变频调速主要采用恒压频比控制方式，所依据的是电动机稳态等效电路和稳态转矩公式，与调速性能优异的主流传动系统相比，它的静、动态性能还不能达到直流双闭环系统的水平。
为了解决这类问题，许多学者提出了各种改进方案，而矢量控制技术的提出对于交流电机的控制理论来说具有里程碑的意义，它使得异步电动机可以实现高性能控制。
1 矢量控制技术矢量控制技术史一种高性能的交流电动机调速控制理论和控制技术，它的出发点是模仿控制直流电动机的方式来控制交流电动机，把磁场矢量的方向作为坐标轴的基准方向，采用坐标变换的方法实现交流电机的转速可磁链控制的解耦。
1.1 矢量控制的基本思路在不考虑电枢反应和磁场饱和情况下，直流电机的输出转矩为：Te=Gaf Ia If式中：Gaf表示直流电动机的运动电动势常数；Ia表示电枢电流；If表示励磁电流。
在直流电机中，由励磁电流产生的磁链与由电枢电流产生的电枢磁链是垂直的，二者在空间上自然垂直或者解耦。
也就是说，改变电枢电流对于由励磁电流产生的磁链来说不受影响；而改变励磁电流时，则只影响它本身所产生的电流，由电枢电流产生的电枢磁链则不受影响。
如果把三相异步电动机放在一个同步旋转的参考坐标系中进行控制，则稳态时的正弦变量呈现为直流量，此时的异步电动机可获得类似于直流电动机的性能特性。
1.2 矢量控制基本方程在同步旋转的MT坐标系中，将M轴方向固定在转子磁场方向，T轴与其垂直，对于笼型异步电机，由于转子短路，有um=ut=0，因此电压方程可表示为：结合磁链方程可得：上式表明，转子磁链Ψr和T轴电流iT无关，仅由M轴电流iM产生，因此，iM被称为定子的励磁电流分量。
三相交流电动机变频调速系统的设计与仿真文献综述
学校代码：11517学号：201250712207HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING文献综述题目三相交流电动机变频调速系统的设计及仿真学生姓名专业班级学号系（部）指导教师(职称)完成时间 2014年3月25 日三相交流电动机变频调速系统的设计与仿真摘要电动机系统在工业生产活动中应用十分广泛。
2013年我国电动机年产量约为45000万千瓦，平均效率比发到国家低2-3个百分点，其拖动系统效率比发达国家低10-30个百分点。
我国采用电动机变频调速系统普遍较低，中小电动机基本是通用常规类型，还没有形成变频调速电动机系列，变频器电动机集成、智能电动机、机电一体化技术还不太成熟，与发达国家相比还有一定的差距。
随着电力电子器件的发展，以及控制理论的进步，变频调速以其调速精度高、调速控制范围广、回路保护功能完善、响应速度快、节能显著等优点，已经广泛应用于电力、制造等经济领域，交流变频调速技术以其优越的性能得到迅速发展。
1.掌握51系列单片机在三相电机控制中的特点、实现方式。
2.电机控制系统核心是选用89C51单片机（专用芯片）。
3.预期目标要具备单片机主控电路、测量电路、IPM接口电路、人机对话、显示电路等。
4．确定本设计的具体方案及步骤，完成硬件系统原理图及方框图、软件流程图、软件编程。
5．系统软件的设计，通过实验仿真，使整个系统能够基本实现电机的平滑调速。
关键词：单片机/Matlab／Simulink /SPWM /变频调速1 绪论交流变频调速技术自发展以来，以其优越的性能得到迅速发展，进入21世纪伴随着电力电子器件的发展，以及控制理论进步，变频调速以其调速精度高、调速控制范围广、回路保护功能完善，响应速度快、节能显著等优点，已经广泛的用于电力、制造、运输等国民经济领域。
电力电子器件的发展是交流变频调速技术发展的物质基础，现在，电力电子器件正在向大功率化、高频化、模块化、智能化发展，目前已广泛用于交流调速的功率模块采用IGBT。
基于DSP的三相交流电机变频调速控制器的设计_毕业设计论文 精品
基于DSP的三相交流电机变频调速控制器的设计摘要: 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 VariableFrequence，简称VVVF）控制系统。
关键词:异步电动机；变频调速；脉宽调制/ 数字信号处理器；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。
第一章、概论1．1DSP的发展趋势在计算机技术日新月异的时代，嵌入式系统软件、硬件不断进行着新的突破性发展。
如今DSP操作系统和DSP应用已经成为当今嵌入式系统应用领域中最热门的技术，是高校、科研院所和高新技术企业的DSP软件、硬件开发人员的新的课题。
三相永磁电机变频调速控制系统的设计
（） 流检 测 电 路 ａ电 （ ） 电压 检测 电路 ｂ
由于 主 回路 中诸如 开关 管等 器件 要频 繁 的开通 和关 断 ， 使
图３
电压 电流 检 测 电 路
作 者简 介 ： 苏许兵 （９ ５ ， ， １ ８ 一） 男 江西广 丰人 ， 汉理 工大 学信 息工程 系硕 士研 究 生 ， 究方 向为 智能控 制 。 武 研
发生器
到 此标 志时 会 自动跳 入相 应 的程序 模 块 。 面所 写 的 即为 时 间 下 片分 配程 序 的片段 。
ｉ ｆ ＿ｒ） ｆ（ ｇ ｐｇ ｉ
｛ ｇ ｐｇ ０； ｉ ｆ ＿ ｒ＝
Ｓ ｉ ｈ ｐｇ ｃ ｔ＋ ｗｔ （ｒ＿ ｎ＋ ） ｃ
可 靠 等 优 点
关 键 词 ： 流 电机 ： 弦 波 脉 宽 调 制 ； 变 器 交 正 逆
中 图分 类 号 ：Ｐ ｌ ．２ Ｔ ３１ ５
文 献标 识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：６ ２ ７ ０ （０ ０ ０ — １０ ０ １ ７ — ８ ０ ２ １ ）４ ０ ０ — ２
得 变 频 调 速 系 统 的 主 电 路 中 可 能 存 在 有 比较 大 的 电 流 电 压 脉
１ 系统 组 成
整 个 变频 调 速控 制 系统 主要 由整 流 电路 、 波 电路 、 变 滤 逆 电路 、 检测 与保 护 电路及 控制 电路 组成 。系统采 用交 一直 一交 电压 型变频 器结 构 ， 采用 Ｓ ＷＭ 变频 技术 。控制 电路 的核 心 由 Ｐ Ｌ Ｓ １ 理器 构成 。 Ｍ３ ６ ５处
器 、 关管驱 动 电路等 外 围器件 的 参数计 算 。 制 电路 以 Ｌ Ｓ １ 开 控 Ｍ３ ６ ５实现 Ｓ ＷＭ 信 号的输 出。 Ｐ 设计 时基 于对 系统安 全
电压型三相交流变频调速系统的设计
电压型三相交流变频调速系统设计摘要：本课题主要是研究电压型三相交流SPWM变频技术的基本原理、实现方法及软硬件设计，完成系统的软硬件设计。
要求完成内容主要有：1、变频调速技术基本原理2、变频调速基本原理3、控制方案确定4、软件与硬件设计5、实验调试。
涉及的主要相关知识：电力电子及运动控制、微机控制。
在通常情况下交流异步电动机用作调速机时，它的控制电路复杂，系统的效率较低。
采用单片机微机控制的交流异步电动机变频调速系统使起控制电路大为简化，使用正弦脉宽调制（SPWM）驱动，系统效率也有所提高。
交流异步电动机的变频调速，实际中多采用脉冲宽度调制（PWM），完成调频和调压两种功能。
用单片微机实现（PWM）来控制可使调节灵活，电路简化。
本设计采用的MCS51系列的单片微机控制PWM，在300W的二相异步交流电机上进行运行实验。
传统的交流变频调速系统由正弦波和锯齿波相交产生所需的脉宽调制波实现恒压额比的变频调速控制。
这种系统由于采用模拟控制，设备复杂、调整困难，且控制精度低，可靠性差，因而限制了这种系统的应用。
与上述传统的系统相比，本系统具有如下特点：采用新型大规模专用集成电路产生脉宽调制波，使波形稳定，精度和可靠性显著增加。
以单片机8031CPU为核心的全数字控制．电路简单，调整迅速，进一步提高了控制精度。
关键词：电压型三相PWM整流器，变频调速，单片机，交流电机；ABSTRACT：Focus is Studying SPWM three-phase voltage-type AC inverter with the fundamental principles in this paper, and designing the methods and software and hardware, and complete system software and hardware. The main completion on: 1.the basic principles of VVVF technology 2. three basic principles of Frequency Control, the control scheme for the 4, 5 software and hardware design, experimental debugging. The main relevant knowledge: power electronics and motion control, computer control. Under normal circumstances in exchange for motor asynchronous speed machine, it's complicated control circuits, the system's efficiency is low. SCM using computer control the exchange of asynchronous motor Frequency Control System that has greatly simplified control circuit, the use of SPWM (SPWM) drive, the system has improved efficiency.Induction Motor Frequency Control, in the actual use of pulse width modulation (PWM), and completed FM Surge two functions. To achieve single-chip microprocessor (PWM) to control can adjust flexibly, to simplify circuit. This design by the MCS51 series of single-chip microprocessor achives PWM control, 300W in the two-phase asynchronous motor exchanges on running the experiment.The traditional exchange of Frequency Control System from the intersection of a sine wave and the sawtooth PWM wave of constant pressure to achieve than the frequency for arrest control. As a result of this analog control system, equipment complex and difficult adjustment, and low-precision control, reliability poor, thus limiting the application of such a system. With the traditional systems, this system has the following characteristics: a new type of large-scale ASIC PWM wave, the wave stability, accuracy and reliability of a significant increase in SCM (8031 CPU as the core of digital control. Circuit simple to adjust quickly to further enhance the control accuracy.Keywords：Three-Phase PWM voltage rectifier, Frequency Control, SCM, AC motor, computer control1.1 电力电子技术的发展与创新1.1.1 概述自20世纪50年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上自20世纪50年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子的诞生。
三相永磁同步电动机变频调速系统设计
三相永磁同步电动机变频调速系统设计运动控制系统课程设计题目：三相永磁同步电动机变频调速系统设计专业班级：自动化姓名：学号：指导教师：摘要本论文在研究永磁同步电动机运行原理的基础上详细讨论了其变频调速的理论而且设计了一套基于DSP的永磁同步电动机磁场定向矢量控制系统。
永磁同步电动机相对感应电动机来说具有体积小、效率高以及功率密度大等优点，因此自从上个世纪80年代，随着永磁材料性能价格比的不断提高，以及电力电子器件的进一步发展，永磁同步电动机的研究也进入了一个新的阶段。
由于永磁同步电动机自身具有比感应电动机更为优越的性能，而且其dq变换算法相对简单、电机转子磁极的位置易于检测，因此交流调速的矢量控制理论在永磁同步电动机的控制领域也得到了同样的重视，有关永磁同步电动机矢量控制研究的成果陆续发表。
本文就是应用电压矢量控制SVPWM实现对永磁同步电机的转矩控制，使其拥有直流电机的性能。
关键词：永磁同步电机矢量控制 dq变换 DSP目录1 绪论............................................................................................................. (1)1.1 研究背景与意义 (1)1.2 研究现状及应用前景 (1)2 永磁同步电机的矢量控制方法 (3)3 硬件电路设计 (4)3.1 电流检测电路 (4)3.2 转速检测和转子磁极位置检测电路 (5)3.3 PWM发生电路 (6)3.4 IPM智能功率模块驱动电路 (7)3.5 系统保护电路 (8)3.6 人机接口电路 (9)4 软件设计............................................................................................................. . (9)设计心得............................................................................................................. .. (12)参考文献............................................................................................................. .. (13)1 绪论1.1 研究背景与意义众所周知，电动机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。
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3学校代码：11517学号：200807111158HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING毕业论文题目三相交流电动机变频调速系统的设计学生姓名徐全县专业班级电气工程及其自动化一班学号200807111158系（部）电气信息工程系指导教师(职称)梅杨（教授）完成时间 2012 年 5 月 29 日河南工程学院论文版权使用授权书本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权保存论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。
论文作者签名：年月日河南工程学院毕业设计(论文)原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在指导教师指导下，进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。
论文作者签名：年月日毕业设计（论文）任务书题目三相交流电动机变频调速系统的设计专业电气工程及其自动化学号200807111158姓名徐全县主要内容、基本资料、主要参考资料等:主要内容：在设计时充分考虑变频器输出电压和电流中所包含一系列的高次谐波给电机性能带来的不利影响，这包括对电机的额定电流、功率因数、损耗及效率的影响。
变频器在三相异步电动机变频调速中的应用及调速原理，其中包括转速调节，电流调节和系统保护。
同时主要介绍单片机在三相交流异步电动机变频调速系统方面的应用，而且用单片机设计出控制三相交流异步电动机变频调速SPWM波发生器的硬件电路和汇编语言软件应用程序。
基本要求：三相交流电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，的道理广泛的应用，其主要缺点是调速空难。
正由于此，通过此课程设计，实现三相异步电动机的变频调速控制与应用。
参考资料：[1] 刘仲如，《变频调速三相异步电动机的设计特点》[M]机电技术2003年[2] 刘震，《PLC在三相交流异步电动机变频调速中的应用》[M]工矿自动化[3] 陈炎，《变频器在交流电动机调速系统中的应用》[J]工矿自动化2003完成期限：指导教师签名：专业负责人签名：2012年 2 月 22 日目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1绪论 (1)1.1概述 (1)1.2研究目的及意义 (1)2三相交流电机变频调速系统电路的总体设计 (2)2.1变频调速原理 (2)2.2变频调速系统电路总体设计 (3)3主电路的设计 (5)3.1主电路介绍 (5)3.2整流电路 (6)3.2.1二极管的选择 (6)3.2.2滤波电容的选择 (7)3.3三相逆变电路的设计 (7)3.3.1大功率开关管 (9)3.3.2 压敏电阻的选择 (10)4单片机控制的变频调速系统 (11)4.1系统框图 (11)4.2硬件系统原理图 (12)5控制电路的设计 (13)5.1驱动模块的设计 (13)5.1.1 MC3PHAC在变频调速系统中的应用 (13)5.1.2 MC3PHAC在变频调速系统中的工作原理 (13)5.2单片机的选取 (15)5.3 SA4828芯片产生SPWM (16)5.4其他模块简介 (19)5.4.1串口通信 (19)5.4.2 LED显示器 (21)5.4.3保护电路 (22)5.4.4 A/D转换器设计 (23)5.4.5速度反馈 (24)6系统软件设计 (25)7结论 (28)致谢 (30)参考文献 (31)三相交流电动机变频调速系统的设计摘要本文介绍了一种利用专用集成电路SA4828设计电机变频调速的方法。
系统主要包括主电路与控制电路，其中主电路通常采用交-直-交方式，先将交流电转变为直流电(整流，滤波)，再将直流电转变为频率可调的交流电（逆变）。
整流部分用的是三项桥式整流电路，逆变电路采用的是三项桥式逆变电路。
控制电路由MCS-52系列的8052单片机最小系统和SA4828三相SPWM产生器及少量的扩展外围芯片构成，充分发挥其控制电路简单、控制方式灵活、输出波形优点多的特点，结合相应的软件，实现电机的调速要求,并且用8位LED分别显示给定转速n O和实际转速n，一目了然。
驱动电路用MC3PHAC芯片，MC3PHAC是摩托罗拉(Motorola)公司生产的。
其中主要内容包括：SA4828的特性介绍及变频系统的主电路、驱动电路、保护电路、速度检测、调速系统及软件编程设计方法。
所设计的系统实现了变频调速的全数字化控制，实时性好，可靠性高。
关键词：单片机/SA4828/变频调速/SPWM/电动机THREE-PHASE AC MOTOR VARIABLE SPEEDCONTROL SYSTEM DESIGABSTRACTThis article describes a method of the ASIC SA4828 design motor speed regulation。
System mainly consists of the main circuit and control circuit and main circuit using MC3PHAC. MC3PHAC Motorola (Motorola) the application of advanced CMOS technology，the exclusive production of three-phase AC motor universal frequency conversion single-chip Intelligent controller in which the main circuit usually use AC - DC - make way，the first alternating current into direct current (rectifier，filter)，then DC into the adjustable frequency AC (inverter)。
Constitute a control circuit and a small amount of expansion of peripheral chips generated by the MCS-52 series of 8052 single-chip minimum system and SA4828 three-phase SPWM，give full play to the control circuit is simple，flexible control，the advantages of the output waveform characteristics，combined with the corresponding software，motor speed control requirements。
The main contents include：on SA4828 features introduced and the main circuit of the inverter system，the drive circuit，protection circuit，speed detection，speed control system and software programming design method。
System designed to achieve full digital control of frequency control，real-time，high reliability。
1绪论1.1概述随着电力电子技术、微机控制技术的发展，由变频器组成的异步电动机变频调速系统正得以广泛应用。
但在一些技术要求较高的场合，对于使用变频器组成的开环控制变频调速系统难以满足工程要求。
单片机因其功能全、价格低深受欢迎，因此开发用单片机控制变频器来实现闭环交流调速系统的控制具有重要意义。
变频器闭环调速系统主要应用单片机控制技术。
单片机在过程控制中直接数字控制中有着显著优点，它体积小可以做成体积极小的控制器用于一些体积不大的设备和空间有限的生产过程、控制过程。
其价格低廉是最主要的优势，相比PLC、工控机等有着比较高的性价比。
控制过程应用单片机已成为了一种不可抗拒的趋势。
1.2研究目的及意义在工业发展的初级阶段，人们主要使用集中传动。
作为动力的鼠笼电动机，是不需要调速的。
它只需要满足各种生产条件对它提出的起动和稳速运行的要求就可以，调速的任务是由皮带和齿轮来完成。
随着生产规模的不断扩大，对生产的连续性和流程化的要求愈来愈高，发展电机的调速技术已经是势在必行了。
直流调速系统，由于其良好的调速性能，很长的时期内在调速领域内占据首位。
但是由于直流电动机本身有机械换向器，给直流调速系统造成一些固有的、难于解决的问题。
交流电机调速技术的发展，特别是变频器传动本身固有的优势，必将使之应用于社会生产的各个领域，以体现出不同的功能，达到不同的目的，收到相应的效益。
因此，本论文通过对变频器的研究，对于交流变频调速系统理论的应用，有着实际的意义和一定的应用价值。
2三相交流电机变频调速系统电路的总体设计2.1变频调速原理变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变它的同步转速的调速方法。
变频可以调速这个概念，可以说是交流电动机“与生俱来”的。
同步电动机和异步电动机，它们的转速都是取决于同步转速(即旋转磁场的转速)的：)1(0s n n -= (2.1) 式中： n ——电动机的转速，m/minno ——电动机的同步转速，r/mins ——电动机的转差率 s=(n 1-n/)=△n/ n 1同步转速则主要取决频率pf n 600= （2.2） 式中：f ——输入频率，Hzp ——电动机的磁极对数由式（2.1）和式（2.2）可以知道变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：p s f n )1(60-=（2.3） 由式（2.3）可知，在电动机磁极对数不变的情况下，从而可以通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
在进行电机调速时，通常需要考虑到的一个重要因素是，希望保持电机中每极磁通量为额定值，并且保持其不变。