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1、 本科毕业设计说明书（题 目：小功率通用型变频器主电路、驱动电路设计与调试 学生姓名：xxx学 院：信息工程学院系 别：自动化系专 业：自动化班 级：自动化044指导教师：xxxxx 讲师二 八 年 六 月 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书摘 要交流变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论在交流变频调速系统中的应用，作为交流变频调速系统核心的变频器的性能也得到了飞跃性的提高，并越来越广泛地应用于工业生产和日常生活的许多领域之中。本文对通用变频器技术进行了简单的概述，对其包括的交流调速技术，变频调速技术都进行了论述。对变频器的发展进行了归纳，其中包
2、括对与其密切相关的功率器件，控制方式以及PWM控制技术都进行了必要的说明。本文设计的通用变频器为单相输入交直交电压源型变频器。其主电路包括整流电路、滤波电路和逆变电路。整流电路采用单相桥式不可控整流电路，滤波电路采用电解电容滤波，逆变器是由6个IGBT构成的三相全桥式逆变器，主电路结构简单易调。驱动电路选用与IGBT配套的驱动芯片IR2103，继电器控制电路作为过流保护电路。同时配有电压、电流检测电路。对各个电路进行了参数计算以及器件选择。在设计完成之后，进行了该电路的实物焊接，并对焊接过程中出现的问题进行了分析解决。最后对电路各部分进行了调试。关键词:交流变频调速；通用变频器；IGBT；IR
3、2103AbstractAC variable frequency control technology is an important development orientation of the transmission power of modern technology. With the power electronics technology, micro-electronics technology and modern control theory used in AC Frequency Control System, the converter as the core of
4、 it has been dramatically improved, and more widely used in industrial production and daily life in many areas.In this paper, we have a simple overview to the General Convert and the exchange of technology, VVVF technology is also discussed. Summarized the development of the Convert, including its c
5、losely related to the power devices, control method and PWM control technology is also explained.In this paper, the generic design for converter of single-phase input is DC-AC-DC voltage converter. The main circuit is composed of Rectifier circuit, filter circuit and inverter circuit. Rectifier diod
6、e circuits use single-phase bridge uncontrollable rectifier module. Filter circuit uses electrolytic capacitor to filter; Inverter is composed of six IGBT three-phase full-bridge inverter. Main circuits structure is simple and easy. IR2103 is used as the driver of the IGBT. Relay control circuit is
7、used as protection circuits. At the same time , there also have voltage, current detection circuit. After finish the design, the next step is welding all parts, and solves what is meeting in the experiment. Finally, checking the all circuits.Keywords：AC frequency converter ；General convert；IGBT； IR2
8、103目 录第一章 通用变频器概述11.1 交流调速技术的概况1，211.2 变频调速技术的概况11.3 变频器的概况321.4 变频器的应用41.5 通用变频器的发展51.5.1 关于功率器件51.5.2 关于控制方式451.5.3 关于PWM技术5，671.5.4 发展趋势展望81.6 系统硬件电路总体结构设计9第二章 主电路及保护电路工作原理112.1 主电路的工作原理112.2 驱动电路122.3 保护电路132.3.1 启动限流电路132.3.2 电流检测10142.3.3 电压检测162.4 开关电源电路14，1516第三章 主电路及保护电路参数计算183.1 主电路参数选择183
9、.1.1 整流二极管模块的参数计算183.1.2 滤波电容的选择183.1.3 逆变器功率器件IGBT的选择193.2 保护电路参数选择193.2.1 电流检测电路的参数计算193.2.2 开关电源变压器的参数计算1420第四章 电路板的调试224.1 电路板调试注意事项224.2 电路板部分电路的检测224.3 电路板调试中存在的问题与解决23结 论25参考文献26谢 辞27附录1 电路总图28附录2 电路实物图2930第一章 通用变频器概述1.1 交流调速技术的概况1，2 电动机按照供电电源的不同，分为直流电动机和交流电动机。由这两种电动机作为动力源的传动系统，先后于19世纪晚期诞生。众所
10、周知，长时期以来直流电动机调速系统在调速传动领域中占有主导地位。它不仅形成了较完善的控制理论、简单的系统结构，而且有着控制方便且调速精度、调速范围、启制动性能、动态过渡过程等均很理想的优点，但它在工业应用中还有不少缺点，如：由于其复杂的电刷结构，使用环境限制的非常严格；需要经常检修和维护；与同容量的交流电机比较，直流电机结构复杂、体积大、重量大、价格高。相比之下，由于交流电机有着体积小、结构简单、坚固耐用、可用于恶劣环境中等优点，所以交流调速技术一直受到人们的密切关注。目前，从数百瓦级的家用电器到数千瓦级乃至数万瓦级的调速传动装置，可以说无所不包的都可以用交流调速传动方式来实现。交流调速传动的
11、应用范围己经从最初的只能用风机、泵类的调速过渡到要求具有高精度、快响应等高性能指标的调速控制。从性能价格比的角度看，交流调速装置已经优于直流调速装置。在经过大约30年的发展后，交流调速电气传动己经上升为电气调速传动的主流。现在人们所说的交流调速传动，主要是指采用电子式电力变换器对交流电动机的变频调速传动。随着电子控制器和电力电子技术的快速发展，相应的自动控制策略也有了长足的发展，在变换器的PWM控制技术方便提出了SPWM（正弦波PWM）、SVPWM(空间电压矢量PWM)方式以及各种相应的优化PWM方式。同时在控制理论上提出一系列新的控制方法使得交流调速系统不断显示出本身的优越性和巨大的社会效益
12、，所以使得变频器交流电动机调速系统具有越来越旺盛的生命力。1.2 变频调速技术的概况根据异步电机的转速公式： （1-1）式中：同步转速；定子频率；磁极对数；异步电动机的转差率，。当极对数P不变时，电机转子转速n与定子电源频率成正比，因此连续的改变供电电源的频率，就可以连续平滑地调节电动机的转速，这种调速方法称为变频调速。由于采用了可变频率、可调电压的交流电源向电机供电，实现了电机的转速调节，并在快速性、正反转控制和制动等方面的技术难点均得到了有效的解决之后，变频调速形成了调速范围广、平滑性较高、机械特性较硬的优点，故可以方便地实现恒转矩或恒功率调速，而且它的整个调速特性与直流电动机调压调速和弱
13、磁调速十分相似，可与直流调速相媲美。随着电力半导体的发展，交流变频技术开始成熟并进入实用化，从而彻底改变了交流电动机所受的应用限制，逐渐成为了传动领域的主流。目前变频调速己成为异步电动机最主要的调速方式，在很多领域都获得了广泛的应用，随着一些新技术新理论在异步电动机变频调速中的应用，如矢量控制、无速度传感器技术等，它将向更高性能、更大容量以及智能化等方向发展。1.3 变频器的概况3变频器是异步电动机变频调速的控制装置。变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。变频器种类很多，下面根据不同分类方法对其进行简
14、单介绍。1.交交变频器 单相交交变频器的原理框图如图1la所示。它只有一个变换环节就可以把恒压恒频(CVCF)的交流电源转换为变压变频(VVVF)的电源，因此，称为直接变频器，或称为交交变频器。图1-1 交-交变频器2.交直交变频器交变频器又称为间接变频器，它是先将工频交流电通过整流器变成直流电，再经逆变器将直流电变成频率和电压可调的交流电。 图1-2 交-直-交变频器(1) 电压型变频器 在电压型变频器中，整流电路产生的直流电压，通过电容 进行滤波后供给逆变电路。由于采用大电容滤波，故输出电压波形比较平直，在理想情况下可以看成一个内阻为零的电压源，逆变电路输出的电压为矩形波或阶梯波。(2) 电流型变频器 当交直交变频器的中间直流环节采用大电感滤波时电流波形比较平直，因而电源内阻很大，对负载来说基本上是一个电流源，逆变电路输出的电流为矩形波。电流型变频器适用于频繁可逆运转的变频器和大容量的变频器中。(3) 根据调压方式的不同，交直交变频器又分为脉幅调制和脉宽调制两种。 脉幅调制(PAM) PAM(Pulse Amplitude Modulation)方式，是一种改变电压源的电压或电流源的电流的幅值进行输出控制的方式。因此，在逆变器部分只控制频率，整流器部分只控制电压或电流。 脉宽调制(PWM)。PWM(Pulse width Modulation)方式，指变频器输出电压的大小是通
