15kW通用变频器的设计-W - 图文

哈尔滨理工大学学士学位论文 5000-5005000-5005000-50000.050.10.150.20.250.30.35

(d) 5Hz时逆变电路输出电压波形 图5-8各频率下逆变后生成电压波形

随着输入频率逐渐减小，电动机输入的线电压的频率也随之减小，周期逐渐增大，但幅值保持不变。

8060402005000-50000.511.5

(a)20Hz时电动机的转速及转矩输出波形

6040200-205000-500-100000.511.5

(b)15Hz时电动机的转速及转矩输出波形

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哈尔滨理工大学学士学位论文 403020100-105000-500-100000.511.5

(c)10Hz时电动机的转速及转矩输出波形

20151050-52000-200-400-60000.511.5

(d) 5Hz时电动机的转速及转矩输出波形 图5-9 各频率下电动机转速及转矩

1. 随着输入频率的减小，电动机相电流的频率也随着减小，如图5-9，电动机电流的周期逐渐增大，但幅值改变不大，响应时间也越来越短，开始约0.6秒时，才趋于稳定，随着频率减小，后来约0.15秒左右就趋于稳定。

2. 随着输入频率的减小，电动机的转速随之减小，并且与输入频率的减小成比例，当f=20时，，f=10时，，f=5时，，即实现变频调速的目的。由异步电动机的转速公式：

可知转速与输入频率成正比，即实际与理论符合，并且速度稳定，也证明了变频调速的可行性。

3. 转矩越大，功率也就越大，但是同时也更耗电。理论上，电机就是在一定范围内，能自动调节负载力矩（转矩）转速的关系。在电机的最大转矩范围内，转矩将随转速下降而增大，电机负载增加，转速必然下降，旋转磁场切割导体的速度增加，在转子导体中感应较大的电流，增加电磁力对转子的推动作用，使电机长生较大转矩。

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哈尔滨理工大学学士学位论文 随着输入频率的减小，电动机的转矩也更快的趋于稳定，开始约0.6秒时，趋于稳定，频率减小后，约0.1秒时就趋于稳定；同时幅值也有所增大，符合理论情况。

5.3 本章小结

本章列举了变频器的仿真模型，并观察不同频率下的各模块输出波形，最后通过仿真输出波形分析了变频器的变速原理。

总结

本论文在分析通用变频器原理及应用的基础上，完成变频调速系统的硬件和软件设计，所做的具体工作如下：

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哈尔滨理工大学学士学位论文 1．研究变频调速技术的发展现状，并介绍国内外的研究动态及其结构特点和控制技术。

2. 根据系统的通体设计要求，在实现要求功能的基础上，设计了变频调速系统的总体方案。

3. 设计系统硬件电路，该系统总体结构采用交—直—交电压型逆变器拓扑结构，主芯片选用TI公司的TMS320F2812，基于该控制芯片设计功率驱动电路、检测保护电路。逆变部分采用智能功率模块SKIIP22NAB12T18减小了整个系统的体积，并提高了调速系统的可靠性。

4. 根据异步电动机的变频调速原理，利用MATLAB/Simulink软件搭建了变频调速系统模型，并对系统进行了仿真。最后依据仿真数据对系统进行了分析，验证本文控制算法可行，能够达到交流异步电动机的调速性能。为今后开发出更高性能的变频调速系统的奠定了良好的基础。

由于个人学识水平和时间的限制，本课题的结果与当初的设计初衷还有很大差距，本课题在以下方面还有待于进一步的研究：

1. TMS320F2812为定点型处理器，本系统中也没有用到浮点库。为完成更为复杂的算法，可以在今后采用浮点库或是直接使用TI公司已退出支持浮点运算的TMS320F283x系统数字信号处理器。

2. 本文涉及的硬件可以作为今后应用更新控制方式的硬件平台，比如像神经网络控制、自适应控制、模糊控制等，这也是今后研究的方向；现在的系统是通过速度传感器来计算得到电机的位置和转子速度，以后希望能借助数学模型来估算，实现速度闭环控制，这个不仅可以简化系统结构、降低成本、而且还可以扩大使用场合。

3. 该系统对电流的采样是通过小阻值大功率电阻采样法，该方法虽然具有成本低、电路简单、响应速度快等特点。单也存在不足，比如温度会影响电阻的精度，而且电阻上有会有能量消耗，有可能会导致采样不准。而霍尔传感器则是高速高精度型传感器的代表，因此在今后的设计中，如果经济要求允许，可以用霍尔传感器来代替。

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