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1、矿用通风机变频调速装置设计沈振强1 2 周少武1 陈婷1 刘兵 21，湖南科技大学信息与电气学院，湖南 湘潭 411201) 24VDDGND501 VLRC1INAINBRC2MOD502GNDT0GNC 8JVCC QD GOJ8VcC_QD_GOR4042.7K 6c_inap2fVCC.EVCC_KZ2 玄宦ZOR303-R41J2.7Ko C_INBPU+zT2316W G356BMUR1100EC652SD10(G1RthElE2_C2C73220pF1N5356B1N4007 1N40077215MUR11R74gnD390 4gnDGND_QD6N137GND_QD1N4007
2、 1N4007R8110KW_E2W_E1图 3 IGBT 驱动电路2.3 32位主控CPU电路LPC2132采用64脚封装、多个32位定时器、极低的功耗、PWM输出、8路10位ADC 及多达9个的外部中断，内部可以用GPIOs，范围为48脚。内置宽范围的串行通信接口，所以也非常适应于协议转换器、嵌入式调制解调器、通信网关以及其它各种类型的广 泛应用。3. 系统的主要功率器件选型本文针对矿用主流45KW通风机进行分析设计。3.1主电路设计 在交流变频调速系统中，主电路作为直接执行机构，其可靠性及稳定性直接影响整个 系统的运行。主电路一般是由整流电路、中间直流滤波电路和三相桥式逆变器三部分组 成
3、。系统主电路如图4所示。A 吕HE北叩输45KW变频器蔓眾樓快11LDDG-1ID no二口吕nnTEIlu.nllTEIlu.*图4 系统主电路32 IGBT 选型1. 电压规格选择 Vces三Veep, VcespEd= Xl.IXa = _| UXl.IXa 2.34UX1.1Xa= 2.84X380V = 933V注：1.1：线路电压波动因数a :安全因数通常1.1）Vcesp=（933X1.15+100Xa注： 1.15：过压保护水平（115%a ：安全因数所以Vces=1700V （IGBT电压规格2. 电流规格选择IcIoV（Inputnom =660Vrms电机输出=45kW变
4、频器容量：60kVAP= _l XVoXIoVo=0.9XVinIo=Ic/（ _l X1.5X1.4注：P：变频器容量0.9：低于额定电压10%1.5：容量过载150%. 1min）1.4： IcCos0=O.62（电机容量/变频器容量Io=50A Ic=148AIGBT电流规格）IGBT 模块选用 FF200R170KE31700V, 300A）33 三相整流桥选型1. 整流输出的电压平均值为：U2.34U = 2.34X2.2X380V = 2000V2. 电流平均值：输出电流平均值为=/ R与单相电路情况一样，电容电流平均值为零、因此在一个电源周期中，有6个波头，流过每一个二极管的是其
5、中的两个波头，因此二 极管电流平均值为的l/3，即3. 二极管D可能承受的最大正向电压为线电压峰值的1/2，即）/2，即X 380V/2465V。4. 二极管D可能承受的最大反向电压为线电压峰值2.2XU=2.2X380V2000V。 根据工艺要求三相整流桥选用2000V耐压，200A电流的模块DD200-20-Io14。4. 系统的软件设计系统的软件设计，建立在ARM开发平台ADS1.2的基础上。ADS1.2开发环境是ARM核微控制器的集成开发工具。系统主程序流程见图5。按开机按钮变频器开始运 转、并启动 开机过流防失速保护- 控制权选择选择面板控制对系统各种工作参数设定17选择PLC控制运
6、行过程中过压、过流、欠压、过热自处理保护接受PLC或面板的数据包对控制参数更新按关机按钮停机并启动停机过压防失速保护断电停止作业图5 系统主程序流程图5结论本文采用32位ARM处理器为核心，IGBT为主功率器件，配以SPWM专用芯片SA8282，完 成了矿用变频调速装置软硬件的设计，并成功应用于矿山通风机交流变频调速控制系统 参考文献1 张立等现代电力电子技术一器件、电路及应用M.北京:科学出版社,2002： 619.2 达善荣.煤矿风机变频调速的研究J.煤矿机电2000年第四期：37.3 彭军.三相交流电机SPWM变频调速系统设计及研究D.电子科技大学,2005.4 How to choos
7、e frequency converters intended for electric drives operating with constant torqueM. V. Andrianov, V. I. Afonin and R. V. RodionovRussian Electrical Engineering, 2008, Volume 79, Number 5, Pages 262-267.5 A new approach to the optimization of resistive frequency converters based on Schottky barrier
8、diodes Yu. A. Nemlikher and I. A. StrukovJournal of Communications Technology and Electronics, 2009, Volume 54, Number 2, Pages 218-224.作者简介沈振强，男，1973-，湖南湘潭人，硕士研究生，副教授，研究方向为电机及电气工程应用技术周少武，男，1964-，湖南湘潭人，博士研究生，教授，研究方向为计算机控制工程与技术陈 婷，女， 1977- ，湖南长沙人，硕士研究生，讲师，研究方向为电子与信息工程技术 刘 兵，男， 1974- ，湖南隆回县，高级工程师，研究方向为楼宇智能化技术
