基于稳态模型的恒压频比控制的交流调速系统的仿真与设计.doc

*********** 信息与电气工程学院 《课程设计报告》 题 目： 基于稳态模型的恒压频比控制的交流调速系统 的仿真与设计 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名： - 学 号： - 指导教师： - 2015 年 6 月 26 日 信息与电气工程学院 课程设计任务书 2014 —2015 学年第 2 学期 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号 : 姓名： 课程设计名称： 运动控制系统课程设计 设计题目：基于稳态模型的恒压频比控制的交流调速系统的仿真与设计 完成期限：自 2015 年 6 月 15 日至 2015 年 6 月 26 日共 2 周 设计依据、要求及主要内容： 交流电动机控制系统设计参数（选择设计任务中第一组设计参数） （1）交流电动机参数： 额定输出电压7.5KW 定子绕组额定线电压380V 定子绕组额定相电流12A 定子绕组每相电阻0.5Ω 定子绕组接线形式Y 转子额定转速980rmp 转子形式：鼠笼式 转子每相折算电阻：3Ω 转自折算后额定电流30A 额定功率因素：0.75 电机机电时间常数:2S 电枢允许过载系数1.5 （2）环境条件： 电网额定电压:380/220V; 电网电压波动10%; 环境温度:-40~+40摄氏度; 环境相对湿度:10~90%. （3）控制系统性能指标： 调速范围：D＝20； 电流超调量小于等于5%; 空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%; 稳速精度：0.03.（基于稳态模型的系统稳速精度为０.１） 指导教师（签字）： 批准日期：2015 年 6月 26日 PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT 1 摘要：转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本的控制方式，是通用变频器的基本模式。作为一种常用的变频调速方法，恒压频比控制（简称U/F控制）在改变输出频率和电压的同时保持磁通不变，实现电机在较大范围内的平滑调速运行。该方法能够满足大多数场合交流电动机调速控制的要求，并且使用方便，从而得到广泛的应用。本文通过介绍恒压频比变频调速的原理，应用MATLAB仿真软件，应用SPWM控制技术实现了异步电动机变频调速系统的仿真，并且详细分析了其仿真结果。并根据仿真要求，设计出以C2000系列DSP为核心、IPM智能功率模块为主要功率器件的实际控制系统。该系统可以通过基于LabVIEW的上位机监控系统进行实时监控。 关键字：变频调速，恒压频比，异步电机，MATLAB仿真，DSP，IPM智能功率模块，上位机监控，SPWM 目 录 课程设计任务书 摘要 目录 第一章、概论 1 1.1 变频调速技术的发展 1 1.2 变频调速系统的方案 2 1.3 本文研究内容 3 1.4 设计目的 3 第二章、恒压频比交流调速原理 4 2.1 原理概述 4 2.2 正弦脉宽调制（SPWM）控制理论 4 第三章、MATLAB仿真部分 6 3.1 电动机参数计算 6 3.2 逆变器传递函数 8 3.3 恒压频比变频调速系统模型 9 3.4 系统仿真波形 10 3.5 仿真分析 12 第四章、硬件设计 13 4.1 变频调速系统的整体设计 13 4.2 主电路设计 14 4.3 系统保护电路设计 19 4.4 控制电路的设计 20 第五章、变频调速系统的软件设计 22 DSP生成SPWM波形 22 系统程序设计 25 、总结 26 参考文献 27 附录 28 PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT 1 第一章、概 论 变频调速技术的发展 交流变频调速技术相对于变压调速等其它方法有着明显的优点:①调速时平滑性好，效率高;② 调速范围较大，精度高;③起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显;④变频器体积小，便于安装、调试、维修简便;⑤易于实现过程自动化等优异特性，在实际中得到了广泛的应用。 20世纪是电力电子变频技术由诞生到发展的一个全盛时期。最初的交流变频调速理论诞生于20世纪2