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基于变频调速技术的化工行业电机控制电路设计

发布日期:2018-8-29 9:43:27

  最近几年,随着化工行业新型电力电子器件的不断涌现和计算机技术的飞速发展,高性能的交流电动机变频调速系统得到了广泛的应用。本论文首先论述了变频调速的现状及发展趋势,对变频调速技术原理作了定量分析,其次设计出变频调速电路。系统采用廉价单片机和SPWM产生芯片方案,减小了设计成本并且易于控制。

  随着电力电子技术及自动控制技术的不断发展,带动着交流传动与控制技术迅速发展,数字控制的交流调速正在逐渐取代模拟控制的直流调速。交流变频调速技术不但大大节省了电能,而且最大程度的改变了传统的控制理念和制造工艺,推动了技术的进步。深入了解交流传动与控制技术的走向,具有十分积极的意义。

  1 目前变频调速技术现状及发展趋势

  1.1 变频调速技术发展现状

  变频调速技术是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的的技术。它改变了直流电机调速固有的缺点,节省了电能。变频调速技术对交流电机来说是最好的调速控制方案,其在工业发达国家已得到广泛应用。但国内自行开发和生产能力还很弱,很大程度上依赖于国外技术,因此变频调速技术在我国有很大的发展空间和市场。

  1.2 变频调速技术未来发展趋势

  交流变频调速是异步电动机最有发展前途的调速方法。总的来说,变频调速技术未来发展趋势主要表现在以下方面:

 ?。?)向专用型方向发展;

 ?。?)向人性化方向发展;

 ?。?)易用性不断提高;

 ?。?)功率结构??榛?;

 ?。?)智能化;

 ?。?)内置电抗器减小谐波影响。

  2 变频调速技术原理分析

  该硬件系统主要包括主电路与控制电路两个部分。其中主电路包括交-直-交变频电路,控制电路包括AT89C51单片机控制???、SA4825 SPWM波??榧巴馕淙肟刂粕璞改??。

  3.2 系统电路设计

  系统主电路的主要功能是通过半导体器件的通断把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。

  主电路如图2所示,

  由图可知,电路主要由交-直部分和直-交部分组成。

  3.2.1交-直部分

  D1-D6六个二极管组成不可控全波整流桥。对于380V的额定电源,一般二极管反向耐压值应选1200V。输入交流电压经过整流桥整流和电容C滤波后变为直流电源。

  3.2.2直-交部分

  V1-V6为IGBT绝缘栅双极型功率管,构成逆变电路的主要器件,也是变频器的核心元件。把直流电逆变频率,幅值都可调的交流电。与之相并联的续流二极管的作用是把在电动机在制动过程中将再生电流返回直流通路,并为逆变管V1-V6在交替导通和截止的换相过程中提供通道。

  驱动电路中功率管的信号来自于控制电路,主要由电源板、驱动板、CPU板组成。

  电源板主要作用是为系统中各个弱电部分提供电源,设计中采用开关电源,进一步减小了系统的功耗,提高效率??氐缭刺峁┑牡脱沟缭从校?plusmn;5V、±15V 、±24V向CPU其附属电路、控制电路、显示面板等提供电源。

  驱动板主要由SPWM专用芯片SA4828组成,产生有驱动能力的信号驱动功率管。

  CPU板采用廉价的AT89C51单片机,控制方便,抗扰能力强。

  4 展望

  变频调速除节电外,还有增产、降耗、优质的效果。由于它具有体积小、重量轻、精度高等优点,深受使用人员欢迎,变频调速确是节能、降耗、优质、高产的理想设备,是迈入21世纪的首要的传动技术,利国利民。

 

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