电气工程及其自动化专业毕业设计开题报告

你如果认识从前的我，也许会原谅现在的我。XXXXXX大学XXXXXXXX学院毕业设计（论文）开题报告 论文题目： 单片机控制变频调速的设计 学生姓名： 专业班级： 电气 学 号： 指导教师： 2012年 月 日填写说明：1题目的背景和意义 对题目的出处背景和意义进行说明论述不少于300字2题目研究现状概述 通过调研和查阅文献对题目所涉及的技术、理论和研究成果进行说明论述不少于1000字3题目要完成的主要内容和预期目标 对题目要完成的主要内容进行说明并说明达到的预期目标 不少于300字4进度计划 从设计开始的教学周起依据任务书的进度安排进行细化并以周为单位给出主要工作和完成的任务5 参考文献 对2引用的资料、论文或著作按照引用顺序列出参考文献（格式同论文参考文献）不少于10篇（其中近3年的文献占1/3以上）注：相应栏不够时自动加页 排版要求：正文宋体小四行距固定值20磅要求学生在毕业设计（论文）开始后的第2周末完成开题报告并交到指导教师评阅（交电子稿和双面打印稿）1题目的背景和意义交流电机是实现交流电能和机械能相互转换的机械是机电一体化的重要元件之一在各种工业控制系统中应用及其广泛交流电机结构简单制造方便比较牢固容易做成高转速高电压大电流大容量的电机而且功率的覆盖范围很大从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦到20世纪80年代初最大的汽轮发电机已达150万千瓦尤其是随着材料科学、工艺技术、微电子和计算机技术的发展与进步高度集成电路成了电路系统发展的必然方向CPU的生产技术越来越先进也越来越实用了其中应用比较普遍的是单片机（CPU）以单片机作为控制系统的核心部件外加一些外部接口和设备组成的单片机控制交流电机的调速系统广泛应用于农业生产、交通运输、工业过程控制、国防等自动化设备和各种控制装置等众多领域因此研制交流电机的调速控制系统具有十分重大的意义2题目研究现状概述自1889年多利沃-多布罗沃利斯基提出了三相制并制成鼠笼式交流异步电动机以来三相交流电机的发展已有一百多年的历史了由于交流电机的转速和电源的频率有关交流电机的调速始终是一个不好解决的问题因此起初交流电机主要应用在一些不需要调速的拖动系统和风机中直到上个世纪七十年代电子计算机的产生和近二十年来新型快速电力电子元件的产生才使得交流电机调速成为了可能并迅速得到普及交流电机调速方法主要有变极调速、调压调速、转子串电阻调速、串级调速、电磁离合器调速和变频调速六种其中变频调速是目前最流行的一种调速方式除变频调速以外的另一些简单调速方法只有在特定场合下才会应用变频调速可分为变频变压调速和矢量控制法变频变压调速相对简单已有二十多年的发展经验在变频调速中应用较多因此目前市场上出售的变频器多数采用变频变压的调速方法近年来变频调速技术的飞速发展主要得利于电力电子学和微电子技术的发展这些突破性的技术进步使得以各种变频调速控制方式、PWM脉宽调制技术、MCU微处理器和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术均在变频调速中获得成功的应用电力电子变频调速的主要原理是：先将三相（或单相）电源通过整流桥堆整流成直流电再把直流电用逆变桥堆逆变成频率任意可调的三相（或单相）交流电而整个主电路中最为关键的就是逆变电路它是有六个开关器件（目前广泛使用IGBT）组成在逆变的过程中这六个开关器件由微处理器发出PWM信号控制按照一定的规律不停地导通和截止从而产生不同频率的交流电目前应用最为广泛的逆变PWM技术就是SPWM技术正弦脉宽调制法（SPWM）这项技术的特点是原理简单通用性强控制和调节性能好能消除固有频率的高次谐波分量设计简单等一系列的优点该技术在逆变器中输出的波形非常接近正弦波因此在中小型逆变器中广泛使用实现SPWM波形生成的控制方式有模拟控制和数字控制两种前者在逆变器中技术成熟、控制性能优良但是也存在很多的缺陷例如原件众多设计周期长调试复杂受温漂和时漂的影响大随着数字信号处理技术的发展在电力电子和电力传动控制领域已经开始广泛使用数字控制技术由数字技术控制的逆变器成为了各大逆变器商家的研究热点采用单片机全数字控制交流电机变频调速有很大的优点8位的16位的大容量微处理器在变频器中不断应用控制精度不断的提高由于采用的数字量不易受环境的影响控制的稳定性好微处理器都采用大规模的集成电路控制系统中硬件的数量比较少故障率比较低系统可靠性得到提高而且单片机的逻辑运算能力强可以实现自诊断、故障报警等功能能够与上位机进行通信实时上传运行状态容易实现电气控制智能化3题目要完成的主要内容和预期目标主要内容：众所周知在很长的一段历史时期内直流电机以其优良的调速性能垄断了调速传动领域而交流电机大多应用在一些不需要精密调速的工农业生产中究其原因是交流电机的速度和电源频率直接相关而电源的频率不易改变因此本文旨在应用单片机技术、PWM技术、整流技术和逆变技术将固定频率的三相交流电先整流成直流电通过单片机控制六路PWM脉冲的输出由逆变电路把整流后的直流电逆变成可调频率的三相交流电源供交流电机使用从而控制交流电机的转速其中六路PWM脉冲发生电路是本设计的核心部分它性能的好坏直接关系到整个交流变频调速系统的工作状况设计之初先收集整个变频调速系统各个电路模块的相关资料和相关电子元器件信息并进行可行性论证绘制出系统的电路图之后上机软件仿真最后将会给出预期实验结果、各部分电路模块的详细设计过程和部分程序并提供实物装置和完整的论文预期目标：(1)设计电路结构选择电路元器件画出实用电路原理图(2)上机仿真、焊接并调试电路(3)单片机控制变频调速主要技术指标及要求：由主电路中的整流桥把固定频率的380V三相交流电整流成直流电再由控制电路控制逆变桥逆变产生可调频率的近视三相交流电供给交流电机使用在某一较大的调速范围内实现对交流电机的变频调速 4进度计划第3周 查阅文献；分析题目研究现状学习基本理论第4周 阅读文献、撰写开题报告第5周 交流电机的工作原理及数学模型；英文文献翻译第6周 学习单片机的相关知识； 第7-8周 学习PWM的相关知识； 第9-11周 上机仿真、焊接电路第12-13周 整理仿真数据、图表、测试电路第14周 撰写毕业论文、完成初稿第15周 整理、完善论文；第16周 论文打印、装订、准备答辩5参考文献1杜洋爱上单片机北京：人民邮电出版社；20102马晓亮.大功率交交变频交流调速及矢量控制M.北京:机械工业出版社19923陈伯时陆敏逊.交流调速系统M.北京:机械工业出版社19984李朝春单片机原理及接口技术北京：北京航空航天出版社；20055戴佳戴卫恒 51单片机C语言应用程序设计实例精讲M.北京：电子工业出版社；2006.6谭政华智能化逆变电源的研制极其SPWM波软件生成上海交通大学20007胡崇岳现代交流调速技术机械工业出版社1998年8付家才单片机控制工程实践技术M.北京:化学工业出版社；2004.9阎石数字电子技术基础（第四版）北京：高等教育出版社；200610 刘颖鑫. 基于单片机控制的逆变稳压电源J.数控技术2011(10) ：1-2.11 石友仁. 基于单片机逆变稳压电源的设计J.移动电源与车辆2006(4) ：15-18.12刘福才张学莲刘立伟多级电机传动系统的同步控制理论与应用研究J.控制工程.20029