DSP项目论文

旋转磁场的转速n0称为同步转速，其大小取决于电流频率f1和磁场的极对数P。当定子每相绕组只有一个线圈时，绕组的始端之间相差120?空间角，则产生的旋转磁场具有一对极，即p=1。当电流交变一次时，磁场在空间旋转一周，旋转磁场的(每分钟)转速n0 = 60f1。若每相绕组有两个线圈串联，绕组的始端相差60?空间角，则产生两对极，即p=2。电流交变一次时，磁场在空间旋转半周，即(每分钟)转速n0?60f1。

2可得：

1 n0?60f1 p（在我国，工频f=50Hz，电动机常见极对数p=1-4。）

由工作原理可知，转子的转速n必然小于旋转磁场的转速n0所谓“异步”。二者相差的程度用转差率s来表示:

n0?ns?n0 (2-5)

一般交流电动机在额定负载时的转差率约为1%-9%。

2.2交流电机的调速方式

根据电机学原理知识,可以得到交流电机的转速公式为:

n?no(1?s)?60f1 p由上式可以看出,交流电机调速方法主要有三大类:一是在电机中旋转磁场的同步转速n0.恒定时,调节转差率s,称为变转差率调速;二是调节供电电源频率f1,称为变频调速;三是改变电机定子绕组的极对数p,称为变极调速。

2.3变频调速系统的Uf控制方式

电机定子绕组的反电动势是定子绕组切割旋转磁场磁力线的结果，本质上是定子绕组的自感电动势。其三相交流异步电机每相电动势的有效值是:

EI?4.44k1?f1?N1??M 式中:EI—气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值; KI—与绕组结构有关的常数; fI—定子频率;

NI—定子每相绕组串联匝数; ?M—每极气隙磁通量;

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由上式可见，如果定子每相电动势的有效值EI不变，改变定子频率时会出现下面两种情况:如果fI大于电机的额定频率厂fIN，那么气隙磁通量中、就会小于额定气隙磁通量中、。其结果是:尽管电机的铁心没有得到充分利用是一种浪费，但是在机械条件允许的情况下长期使用不会损坏电机。

(1)基频以下调速

由式可知，要保持中?M不变，当频率关从额定值fI向下调节时，必同时降低EI使Ef1?常数，即采用电动势与频率之比恒定的控制方式。当电动势的值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压UI?EI，则得UIf1?常数。这是恒压频比的控制方式。在恒压频比的条件下改变频率f时，我们能证明:机械特性基本上是平行下移的。

(2)基频以上调速 在基频以上调速时，频率可以从f1N往上增高，但电压U1却不能超过额定电压U1N, 最多只能保持U1=U1N、。由式(2-8)可知，这将迫使磁通随频率升高而降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。在基频关f1N以上变频调速时，由于电压U1=U1N不变，我们不难证明当频率提高时，同步转速随之提高，最大转矩T减小，机械特性上移。

把基频以下和基频以上两种情况合起来，可得图2-5所示的交流电动机变频调速控制特性。

恒转矩调速 ?m U1 恒功率调速 U1N U1 ?m

0 fN f1

图交流电动机变频调速控制特性

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2.4 SPWM控制技术原理

在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同。这一结论是SPWM控制的重要理论基础。如图所示，将正弦波半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都为π/N，但幅值不等，且脉冲的顶部为曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果将上述脉冲序列用同样的数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积相等，如图所示序列。像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的波形，即为SPWM波形。 因此，为了得到正弦波，需要输出一系列幅值相等而宽度不等的矩形波。采用三角波作为载波的规则采样法，可以得到这些矩形波的宽度，如图12.5所示。每个脉冲的中点都以相应的三角波的中点对称，在三角波的负峰时刻tD对正弦调制波采样而得到D点，过D点作一水平直线和三角波分别交于A点和B点，在A点的时刻tA和B点时刻tB控制功率器件的通断，可得如下关系式：

??TC(1?sin?rtD)/2

DI?0.5?0.5sin(I?2?/N)

根据这一关系式，如果一个周期内有N个矩形波，则第I个矩形波，则第I个矩形波的占空比

DI?0.5?0.5sin(I?2?/N)

u (a) 0 u ?t

0 与正弦波等效的等幅脉冲序列波

?t

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三 变频调速系统的硬件电路设计

3.1变频调速系统的总体设计

总体设计图

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