小功率变频器设计

1、小功率变频器设计毕业答辩毕业答辩指导老师：XXXXXXXXX电气1101班设计梗概u变频器的系统结构u正弦脉冲调制(SPWM)方法u硬件电路的设计u系统软件的设计 变频器的系统结构u 变频器的基本结构u变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。 正弦脉冲调制(SPWM)(SPWM)方法uSPWM 控制法介绍

2、 为了使异步电动机在进行调速运行时能够更加平滑，所以我们在变频器中可采用SPWM控制方式，SPWM控制方式就是通过改变PWM输出的脉冲宽度，使输出电压的平均值接近于正选波形的控制方式1 SPWM的模拟控制方法2表格法（又称ROM法）3随时计算法（又称RAM法）4自然采样法5 对称规则采样法6不对称规则采样法硬件电路的设计硬件电路的设计u1.主电路：采用交直交电压型变频装置。它主要由整流电路、滤波电路、逆变器三部分组成。整流电路是利用二极管单相桥式不可控整流模块将三相工频交流电整流成直流电；滤波电路采用电容滤波，将整流输出的脉动电压转化为平直的直流电压；逆变器是由MOSFET构成的三相全桥式逆变

3、器。u2.保护电路：共有两种保护电路一种是泵升电压保护，一种是过压保护。u3.驱动电路：选用与MOSFET配套的驱动芯片IR2130。IR2130六通道栅极驱动器不仅可以产生满足MOSFET可靠工作的驱动信号，很好的将逻辑电平控制电路与可驱动六个MOSFET的高/低侧开关电路相连接，而且可以在被驱动的功率器件过流或门极驱动电路自身电源发生故障时对被驱动的MOSFET进行快速有效的保护。在第二章2.5节中有IR2130的具体介绍。u4.控制电路：用AT89S52构成控制核心。而单片机主要是产生SPWM波，并对逆变电路中的半导体开关器件导通时间进行控制。此外，在单片机的控制电路中有显示电机运行频率

4、的显示电路。本课题设计的电机运行状态共有5种，它们是电机的启动和停止、电机的正转和反转、电机的运行频率。u5.频率设定电路：在本次设计中我们采用模拟设定方式，在这种方式中频率给定电压信号(此信号在05V之间变化)经A/D转换器转换成数字量送入单片机中。 6.电源电路：为主电路、驱动电路、控制电路以及频率设定电路提供各种幅值的电源。 u控制电路的设计 u本次设计是用单片机AT89S52作为主控制器， AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS八位微控制器，具有8K在线可编程FLASH存储器。使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上FLASH允许

5、程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的八位CPU和在系统可编程FLASH，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。u电源电路的设计u 对于采用三端集成稳压器的电源电路，是设计电路中最基本的单元电路之一，其电路参数的计算就不再做具体介绍了，在这里我们只说明电路中各元器件的选择。对于变压器二次侧A 侧电压取11.5V，B 侧取19V；U12 选择型号为1N4002 的二极管， U15 选择型号为1N5402 的二极管；C14 和C16 是滤波电容，C14 取470F/25V， C16 取1100F/50V；C13和C18 的作用是用于消除输

6、出电压中的高频噪声，C13和C18 取0.1F；C12 和C17的作用是用于抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生自激振荡，C12 取0.33F，C17 取0.47F。 系统软件的设计由于三相正弦函数具有公式所示的关系，因此，在查表时，用移动查表指针的方法由同一张基准正弦函数表可以确定出U, V, w三相的正弦函数值。N180)3N2k(sinUN180)3N2k(sinU)N180ksin(UWVU。uAT89S52 实现三相变频器不对称规则采样型 SPWM 控制假设三相变频器的调频范围为 1-50Hz； f=50Hz 时， M=0.9。并且根据负载的要求，U-f 曲线是一根不过坐标原点的直线 u本设计以 ATMEL 公司的 AT89S52 为控制核心，对 SPWM 电压型变频器进行了研究。该变频器方案采用 U/f 控制策略完成异步电机变频调速，本设计从理论上分析了变频器的原理、 SPWM 的原理、数学模型、具体的实现方法， U/f 控制的基本原理以及 U/