小功率通用型变频器主电路、驱动电路设计与调试 毕业论文.doc

（二八年六月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讲师内蒙古工业大学本科毕业设计说明书技术都进行了论述。对变频器的发展进行了归纳，其中包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；IR2103AbstractACvariablefrequencycontroltechnologyisanimportantdevelopmentorientationofthetransmissionpowerofmoderntechnology.Withthepowerelectronicstechnology,micro-electronicstechnologyandmoderncontroltheoryusedinACFrequencyControlSystem,theconverterasthecoreofithasbeendramaticallyimproved,andmorewidelyusedinindustrialproductionanddailylifeinmanyareas.内蒙古工业大学本科毕业设计说明书Inthispaper,wehaveasimpleoverviewtotheGeneralConvertandtheexchangeoftechnology,VVVFtechnologyisalsodiscussed.SummarizedthedevelopmentoftheConvert,includingitscloselyrelatedtothepowerdevices,controlmethodandPWMcontroltechnologyisalsoexplained.Inthispaper,thegenericdesignforconverterofsingle-phaseinputisDC-AC-DCvoltageconverter.ThemaincircuitiscomposedofRectifiercircuit,filtercircuitandinvertercircuit.Rectifierdiodecircuitsusesingle-phasebridgeuncontrollablerectifiermodule.Filtercircuituseselectrolyticcapacitortofilter；InverteriscomposedofsixIGBTthree-phasefull-bridgeinverter.Maincircuitsstructureissimpleandeasy.IR2103isusedasthedriveroftheIGBT.Relaycontrolcircuitisusedasprotectioncircuits.Atthesametime,therealsohavevoltage,currentdetectioncircuit.Afterfinishthedesign,thenextstepisweldingallparts,andsolveswhatismeetingintheexperiment.Finally,checkingtheallcircuits.Keywords：ACfrequencyconverter；Generalconvert；IGBT；IR2103目录第一章通用变频器概述.21.1交流调速技术的概况1，2.21.2变频调速技术的概况.2内蒙古工业大学本科毕业设计说明书1.3变频器的概况3.31.4变频器的应用.51.5通用变频器的发展.51.5.1关于功率器件.61.5.2关于控制方式4.61.5.3关于PWM技术5，6.81.5.4发展趋势展望.91.6系统硬件电路总体结构设计.10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.132.3保护电路.142.3.1启动限流电路.142.3.2电流检测10.152.3.3电压检测.172.4开关电源电路14，15.17第三章主电路及保护电路参数计算.193.1主电路参数选择.193.1.1整流二极管模块的参数计算.193.1.2滤波电容的选择.193.1.3逆变器功率器件IGBT的选择.203.2保护电路参数选择.203.2.1电流检测电路的参数计算.203.2.2开关电源变压器的参数计算14.21第四章电路板的调试.234.1电路板调试注意事项.234.2电路板部分电路的检测.234.3电路板调试中存在的问题与解决.24结论.26参考文献.27谢辞.28内蒙古工业大学本科毕业设计说明书附录1电路总图.29附录2电路实物图.30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。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书2众所周知，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，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：1160(1)(1)fnnSSp（1-1）式中：1n同步转速；1f定子频率；p磁极对数；S异步电动机的转差率，11nnSn。当极对数P不变时，电机转子转速n与定子电源频率1f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，内蒙古工业大学本科毕业设计说明书3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单介绍。单相按相数分三相有环流交交变频器按环流情况分无环流方波按输出波形分正弦波电压型按储能方式分电流型交直交变频器脉幅调制按调压方式分脉宽调制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。