三相SPWM技術(shù)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)

1、自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 三相SPWM技術(shù)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 祝開(kāi)艷 題 目 名 稱(chēng)： 轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng) 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)： 自動(dòng)化11- 所在學(xué)院： 信息工程學(xué)院 時(shí) 間： 2013年6月36月9日 目錄：1.課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)和目的····························

2、83;·······2.課程設(shè)計(jì)的課題和內(nèi)容···································· 2.1課程設(shè)計(jì)的課題··

3、3;····································· 2.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容···········

4、;·····························3.spwm轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)··················&

5、#183;············ 3.1系統(tǒng)框圖····································

6、;········· 3.2仿真模型的建立和參數(shù)計(jì)算·····························4.仿真結(jié)果········&

7、#183;······································· 4.1電流仿真結(jié)果········

8、83;································ 4.2電壓仿真結(jié)果················

9、;························· 4.3轉(zhuǎn)矩仿真結(jié)果·······················&

10、#183;·················5.實(shí)驗(yàn)心得及總結(jié)······························

11、3;··········大 連 海 洋 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): 1. 課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)和目的性質(zhì)：本課程是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課，是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)。目的：運(yùn)用自動(dòng)控制原理、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)、電力電子技術(shù)等理論知識(shí)，對(duì)以電動(dòng)機(jī)為對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制參數(shù)整定與實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)一步鞏固和提高控制系統(tǒng)觀念，熟悉和掌握所學(xué)的理論知識(shí)。綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)直流傳動(dòng)系統(tǒng)研究，掌握在計(jì)算機(jī)環(huán)境下設(shè)計(jì)并調(diào)試整個(gè)控制系統(tǒng)的方法。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，加

12、強(qiáng)自動(dòng)控制系統(tǒng)基本理論的學(xué)習(xí)和基本技能的訓(xùn)練，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維以及獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2. 課程設(shè)計(jì)的課題和內(nèi)容 2.1課程設(shè)計(jì)的課題采用三相SPWM技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)，觀察電動(dòng)機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩曲線2.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1根據(jù)題目的技術(shù)要求，分析論證并確定主電路的結(jié)構(gòu)型式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，畫(huà)出系統(tǒng)組成的原理框圖2調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計(jì)算（包括有變壓器、電力電子器件、平波電抗器與保護(hù)電路等）大 連 海 洋 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): 3驅(qū)動(dòng)控制電路的選型設(shè)計(jì)（模擬觸發(fā)電路、集成觸發(fā)電路、數(shù)字觸發(fā)器電路均可）4動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

13、計(jì)算：根據(jù)技術(shù)要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，確定ASR調(diào)節(jié)器與ACR調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)型式及進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的要求5繪制V-M雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理總圖（要求計(jì)算機(jī)繪圖）6整理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)資料，課程設(shè)計(jì)總結(jié)，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)3.spwm轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)3.1系統(tǒng)框圖恒壓頻比變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本原理結(jié)構(gòu)如圖所示，系統(tǒng)由升降速時(shí)間設(shè)定，u/f曲線，SPWM調(diào)制和驅(qū)動(dòng)等環(huán)節(jié)組成。其中升降速時(shí)間設(shè)定用來(lái)限制電動(dòng)機(jī)的升頻速度，避免轉(zhuǎn)速上升過(guò)快而造成電流和轉(zhuǎn)矩的沖擊，起軟啟動(dòng)控制的作用。u/f曲線用于根據(jù)頻率確定相應(yīng)的電壓，以保持壓頻比不變，并在低頻時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾妷貉a(bǔ)

14、償。SPWM和驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)將根據(jù)頻率和電壓要求產(chǎn)生按正弦脈寬調(diào)制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制控制逆變器以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的變壓變頻調(diào)速。大 連 海 洋 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): 3.2仿真模型的建立和參數(shù)計(jì)算（1） 變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真圖 轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真Matlab/Simulink模型圖如圖所示（2）給定積分GI的分支模塊GI模塊用于設(shè)定啟動(dòng)曲線。其中放大器的作用是使積分時(shí)間常數(shù)不受放大器輸入偏差大小的影響，所以放大倍數(shù)可以取大一些，本例中放大倍數(shù)取為10000。限幅器用于設(shè)定積分時(shí)間常數(shù)，調(diào)節(jié)限幅器的上下限可以調(diào)節(jié)給定積分器輸出曲線的上升斜率大 連 海 洋

15、大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): （3） 仿真中各個(gè)模塊的確定A.直流電源 表示給定514V的直流電B.多功能橋式電路大 連 海 洋 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): Number of bridge arms表示有3個(gè)橋臂即三相橋逆變電路，使用的原件是IGBT反并聯(lián)二極管，輸出的是Uab、Ubc、Uca端的電壓C.交流電機(jī)交流電機(jī)的A、B、C端分別與多功能橋式電路的A、B、C端連接，TM接個(gè)階躍脈沖，M端輸出接電動(dòng)機(jī)測(cè)量單元。D.電動(dòng)機(jī)測(cè)量單元輸入端接交流電機(jī)的M端，輸出端接示波器等測(cè)量?jī)x器。大 連 海 洋 大 學(xué) 課

16、程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): E.信號(hào)發(fā)生器大 連 海 洋 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): F.傳遞函數(shù)根據(jù)頻率確定相應(yīng)的電壓值，其函數(shù)表達(dá)式為U=Un*f/fn+U0 式中Un為電動(dòng)機(jī)額定電壓，fn為電動(dòng)機(jī)額定頻率，U0為初始電壓補(bǔ)償值。電壓U、頻率f、時(shí)間t經(jīng)匯總為一維矢量x=u(1),u(2),u(3),其中的u(1)、u(2)、u(3)依次表示電壓、頻率和時(shí)間。用函數(shù)模塊產(chǎn)生三相調(diào)制信號(hào)ua、ub、uc，即：ua=u(1)*sin(u(2)*2*pi*u(3)ub=u(1)*sin(u(2)*2*pi*u(3)-2*pi

17、/3)uc=u(1)*sin(u(2)*2*pi*u(3)-4*pi/3)根據(jù)三相調(diào)制信號(hào)，由pwm發(fā)生器產(chǎn)生逆變器驅(qū)動(dòng)脈沖，經(jīng)逆變器得到頻率和幅值可調(diào)的三相電壓，使交流電動(dòng)機(jī)安給定要求啟動(dòng)和運(yùn)行。大 連 海 洋 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): G.pwm發(fā)生器設(shè)置pwm發(fā)生器的載波頻率為1500Hz大 連 海 洋 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): H.仿真環(huán)境參數(shù)設(shè)置選取算法為ode23tb大 連 海 洋 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): 4. 仿真結(jié)果（1）三相調(diào)制型號(hào)（2）逆變輸

18、出uab（3）定子電流A組電流B組電流大 連 海 洋 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): C組電流（4）轉(zhuǎn)距圖像（5） 轉(zhuǎn)速圖像大 連 海 洋 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): 由波形可知，系統(tǒng)穩(wěn)定，并且可以通過(guò)電壓頻率協(xié)調(diào)控制調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，符合設(shè)計(jì)要求。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，但交流變頻調(diào)速調(diào)速范圍比較大，調(diào)速性能比較好，效率也更高。交流調(diào)頻調(diào)速屬于轉(zhuǎn)差不變型調(diào)速系統(tǒng)，無(wú)論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率的消耗基本不變。所以變頻調(diào)速應(yīng)用更廣，可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流。5.實(shí)驗(yàn)心得及總結(jié)在交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真過(guò)程中，我學(xué)習(xí)到了，設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)思想是很重要得。清晰明了有序的設(shè)計(jì)思想，才可以設(shè)計(jì)出合理的系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)的進(jìn)行過(guò)程中，并不是一帆風(fēng)順的，出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題與障礙。由于開(kāi)始時(shí)設(shè)計(jì)的不夠合理，在老師和同學(xué)的幫助下，作過(guò)幾次很大的修改，幾次修改過(guò)后，對(duì)系統(tǒng)的合理性和操作