《小功率单相变频器控制系统的研究设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《小功率单相变频器控制系统的研究设计说明（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 小功率单相变频器控制系统的研究设计设计总说明：随着电力电子技术的发展，传统的电气传动正面临着一场重大的变革，直流调速逐步被交流调速所取代。交流电机与直流电机相比有许多固有的优点：如结构简单、造价低、耐用、故障率低、易维护等，故用于调速领域具有独特的优势。全自动型功率器件出现和控制理论的不断发展，交流调速系统在控制性能与经济上都可以与直流传动相媲美，并且在高速、高压、大功率、恶劣环境、节能等方面有更大的优势。单相变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交直交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电
2、源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为单相相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT单相相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。交流电动机变频调速已成为当代电机调速的潮流，它以体积小、重量轻、转矩大、精度高、功能强、可靠性高、操作简便、便于通信等功能优于以往的任何调速方式，如变极调速、调压调速、滑差调速、串级调速、整流子电动机调速、液力偶合调速，乃至直流调速。因而在钢铁、有色、石油、石化、化纤、纺织、机械、电力、电子、建材、煤炭、医药、造纸、注塑、卷烟、吊车、
3、城市供水、中央空调与污水处理行业得到普遍应用。世界能源危机的严重，节能降耗的主题已经深入人心，世界各国都在纷纷研究开发节能电器，但多数都关注于大容量（功率）的电气设备，而忽略了小容量电器的耗能。近年来，日本和欧洲一些科学家非常关注家用电器、小容量电器的节能降耗，这些年来我国家电研发者也开始越来越青睐家电的节能了。因为家电的用量非常大，一旦节能其规模和数量是非常可观的，因此关注家用电器的节能是世界发展潮流。而且减少了无功损耗，增加了电网的有功功率，提高设备使用效率。研发节能家电是将来市场的必然需求。本项目旨在设计出一个能够根据需要来调节控制设备的运行状态，达到电能合理利用，实现装置的变频运行。本
4、系统采用交-直-交电力电子变压变频的典型结构，以额定功率为1KW的空调压缩机作为负载，通过计算与仿真，获得各个电子器件的参数。我们的设计思路是：首先，以单相AC 220V为输入，经过单相不可控桥式整流，再经过大电容滤波，获得稳定的DC270V电压，波动围为10%；再经过三相桥式逆变电路，获得频率幅值可调的三相交流电，供给空调压缩机工作。三相逆变器驱动我们选用安捷伦公司的一款高速隔离光耦HCPL4504，结构相对简单，隔离效果好，工作频率高,价格实惠。在电路保护方面，我们设计了欠压保护，短路保护，过流保护。为了方便产生逆变电路所需SPWM波，我们选用的CPU是MICROCHIP的16位单片机DS
5、PIC30F6010A作为控制核心，完成对各个参数的调节和对系统的保护等功能。控制电路选用的16位单片机DSPIC30F6010A，变频电源的软件设计是本设计的核心，系统运行的好坏很大程度上决定与控制软件的质量高低，软件主要完成对输出信号的采样，对各种数据的处理，以与对功率转换部分的相应控制。减轻了硬件的成本和要求，产生干扰小，具有较快的执行速度。系统的复杂性降低，提高了系统的可靠性，很好地完成对各个参数的调节和对系统的保护等功能。该系统的工作性能高、电路简洁、抗干扰能力好，有欠压保护、短路保护、过流保护。与传统的单相交流变频电源相比，在保留基本功能的前提下，具有以下优点：调速围宽，高效节能：
6、根据工艺、工况要求，实现0-全速低损耗平滑调节，设备经济运行，可节电30以上。电机变频软起动：频率稳定、电压稳定。电机的起、停实现了升速平滑起动和减速平滑停止，减少了起动中的电流冲击，减少了起、停中的机械冲击和机械磨损，延长了压缩机的使用寿命，节能环保。 保护功能：具有过流、过载、欠压、短路、过热等保护功能，确保系统安全可靠。 可用场合：应用于电力、电信、科研院所、广电、铁路、航空、航天、船舶、部队、金融、工矿企业、建筑、石油化工、自动化控制等行业。本系统基于单片机DSPIC30F6010A的小功率单相变频器控制系统的研究设计，此单片机突出优势是具有集成的A/D转换接口，CAN总线借口，SPW
7、M波输出接口，置看门狗定时电路等等，而且仅需5V供电，工作效率高，功耗低。可以方便的通过软件产生出需要的SPWM波，代替了专门的波形发生芯片，极大的缩小了控制电路的体积。置的看门狗电路，防止了程序的出错与系统的错误，一定程度上也保证了系统的正常运行，主要由以下几个部分构成： 小功率单相变频器介绍；直流电压测量并采集； 输出电流测量并采集和温度采集；多路I/O输入输出和多路驱动信号输出； 设计CAN通讯接口关键字：变频器 控制系统 节能 IGBT Design General Description:With the development of power electronic technol
8、ogy ,the traditional electric drive is facing a great change ,DC speed is gradually replaced by AC speed regulation.AC motor and DC motor has many inherent advantages :such as node simple structure ,low cost, durability, low failure rate, esay maintenance and so on, it is used in speed control has a
9、 unique advantage. Automatic power devices and the development of the control theory, the control performance of AC speed regulating system and the economy can comparable with DC drive, and in high speed ,high pressure, large power, hash environment, energy saving.etc have greater advantages.Single
10、phase inverter power semiconductor devices is the use of role will be off-frequency power conversion to another frequency electric energy control device.We now use the converter mainly adopts AC-DC-AC methed (VVVF frequency control or vector control variable frequency),the AC power through a rectifi
11、er converts the DC power supply ,and then the DC power is converted into frequency, voltage can be controlled AC power to supply the motor. The frequency converter circuit is generally composed of rectifier, inverter DC link, and the control of 4 components. Single phase bridge rectifier part is not
12、 controllable rectifier, the inverter part of the IGBT single phase bridge inverter, and the output is PWM wavefrom, intermediate DC link for filtering, DC energy storage and buffer reactive power.AC Motor Variable Speed has become the trend of the contemporary motor speed, small size, light weight,
13、 large torque, high precision and strong function, high reliability, easy operation, easy communication and other functions better than any previous governor methods, such as variable pole speed control, variable voltage control, slip speed, cascade control, commutator motor speed control, fluid cou
14、pling speed control, and even DC speed control. Which iron and steel, nonferrous metals, petroleum, petrochemical, chemical fiber, textile, machinery, electricity, electronics, building materials, coal, medicine, paper making, injection molding, cigarettes, cranes, urban water supply, central air co
15、nditioning and sewage treatment industry is universally applied. Serious energy crisis in the world, the theme of energy saving has gained recognition around the world have research and development of energy efficient appliances, but most are concerned about the electrical equipment of large capacit
16、y (power), while ignoring the small-capacity electrical energy. In recent years, some scientists in Japan and Europe is very concerned about household appliances, small-capacity electrical energy saving, these years also began Chinas home appliance developers are increasingly turning to appliances energy-saving. Appliances
