变器开关频率的确定在变频调速系统中，采用逆变电路可以大大降低逆变电路输出电压的谐波，使逆变电路的输出电流接近正弦波。谐波的减少取决于逆变电路功率元件的开关频率，而开关频率则受器件开关时间的限制。尽管智能功率模块的开关频率可达，但在确定逆变电路开关频率时，除了应使逆变电路输出接近正弦波，还要考虑器件的开关损耗，以保证变频调速系统具有较高的效率。因此，必须全面衡量后再确定采用的逆变电路的开关频率。本系统开关频率选用以为功率器件的驱动电路逆变驱动接口电路如图所示仁上桥臂只以相为例。驱动电源当控制信号栅极驱动与主电流共用个电流路径时，由于主回路有很高的，至使在具有寄生电感的功率回路产生感应电压，而导致可能感应到栅极把本来截止的导通。因此驱动电源需要采用四组隔离电源。上桥臂每相各用组电源，下桥臂三相共用组。驱动电源电压在之间，能够正常工作。若电源电压高于，则因驱动电源电压过高，保护性能得不到充分的保证，高于时管的栅极会损坏，因此绝对不能加如此高的电压。若电源电压低于,驱动电源电压不足，这时控制信号为无效操作。典型的工作电压般取制作驱动电源时，应尽量降低纹波电压，还要使电源的附加噪声降到最小。可在控制电源输出端接叮及叮的滤波电容，保持电源平稳，修正线路阻抗。控制信号输入控制电路电流与开关频率有关见表，因此控制端加个上拉电阻。上拉电阻应尽可能小以避免高阻抗拾取噪声，但又要足够可靠地控制。在信号输入端必须用高速光耦进行隔离，般取光耦的开关速度，通常的型号有，并且在光耦输出端接个退耦电容。单位端端型号表控制端电流与开关频率的关系故障信号使用时必须注意，当典型值有效时，会关断开关并使输入无效。在结束后，自动复位，同时使输入有效。因而在输出时系统必须在内使信号无效，等故障排除后方可重新有效。低速光耦可用于故障输出端。的自保护功能内部集成自保护功能，共有路保护，分别是上桥臂三路保护下桥臂公用保护。每个保护都包括过温过流欠压短路保护。如果其中有种保护电路动作，栅极驱动单元就会关断电流并输出个故障信号，各个保护功能的工作情况将在保护电路中进行介绍。吸收电路开关过电压是在开关状态转换过程中产生的过电压，也叫瞬态过电压，消除这种电压尖峰的电路叫吸收电路。系统保护电路的设计虽然在保护模块中己经设有过流过热等保护，但为了提高系统的可靠性及更好的保护管，我们仍须设置套快速而准确的保护环节以防止各种故障。在此，针对这些问题，设计了系统过压欠压保护限流起动工频故障保护等电路。所有的保护电路的故障信号输出相与，所得的信号送入的中断口，当的管脚接收到低电平信号，将做出相应的中断处理，立即封锁输出及停止运行。电路如图所示。由于保护电路属于系统的弱电控制部分，而故障信号又是从主电路中取出的，为保证系统工作稳定应实行弱电和强电隔离，即使两者之间既保持控制信号联系，又要隔绝电气方面的联系。这就要求我们在设计保护电路的同时应该考虑抗干扰问题。以下将分别介绍各个保护装置。图接口电路图系统的保护电路过压欠压保护电路系统中设置了直流电压过压欠压保护电路。因为集射极耐压及承受反压的能力有限，而我国电网电压的线性度较差，电压会有定的波动范围，这会导致直流回路过压或欠压，因此应设置直流电压过压欠压保护电路，如图所示。直流电压保护信号取自主回路滤波电容器两端，经电阻,分压和光耦隔离后送入控制电路。光电耦合器是用来抑制输入信号的共模干扰。利用光电耦合器把各种模拟负载与数字信号源隔离开来，也就是把模拟地与数字地断开。被测信号通过光电耦合获得通路，而共模干扰由于不能形成回路而得到有效抑制。注意在这里的隔离光耦是工作在线性工作区内。图过压欠压保护电路工作原理在过欠压保护中，当采样电压高低于保护参考点，则输出低电平，与其它故障信号相与后送入的中断，当的管脚接收到低电平信号，将做出相应的中断处理，立即封锁输出及停止运行。保护点参数选择，设置电网电压士为允许的电压变化范围。欠压保护电压过压保护电压限流启动电路此电路是用来防止在开启主回路时，由于储能电容大，加之在接入电源时电容器两端的电压为零，故当主电路刚合上电源的瞬间，滤波电容器的充电电流是很大的，过大的冲击电流将可能使整流桥的二极管损坏。因此为了保护整流桥，在主电路上串接入限流电阻，当滤波电容上的电压达到电机正常运行的时，电压继电器常开触头闭合，将电阻短路，结束限流起动过程，进入正常运行状态。工作原理与过压欠压保护才目类似。控制信号也是从主回路滤波电器两端取出，经电阻分压和光耦隔离后送入比较电路，两者共用个光电隔离器。当采样信号高于参考电压，则运放输出高电平，三极管导通，电压继电器动作，其常开触点闭合，将短路。故障保护电路护有内置保护电路以避兔因系统失控或过载而使功率器件损坏，内置保护功能的框图如图所示。如果丁模块其中有种保护电路动作，栅极驱动单元就会关断电流，并输出个故障信号。以下介绍各个保护功能的工作情况图内部保护电路过电流保护功能通过检测集电极电流进行过电流保护，如果集电极电流超过允许值，且持续时间大于，则软关断并输出过流保护故障。由于有这么长时间的保护动作延时瞬间过电流及噪声不会导致误动作。同时还具有防止误动作闭锁功能，在保护动作闭锁期间，即使有控制信号输入，也不工作。短路保护功能过电流保护动作时，短路保护将联动，能抑制因负载短路及桥臂短路产生功率器件的开通和关断时间最大关断时间为设定波的死区时间为，只要在每个脉冲周期根据在线计算改写比较寄存器的值，就可实时地改变脉冲的占空比。内部总线图生成电路框图通用定时器比较单元比较单元比较单元脉冲模拟产生器对称不对称空间矢量死区配置寄存器死区单元输出逻辑图对称波产生机理系统程序设计本系统的软件主要有两部分组成上位机监控程序二下位机控制程序。上位机负责电机参数的设定电机及运行状态的显示下位机主要负责串口通信空间矢量算法的计算输出电压电流采集故障监控等。上位机软件只需要实现对机串口的读写操作，下位机控制程序主要由主程序和三个中断服务子程序组成。主程序主要负责初始化串口接收发送循环等待等，其程序流程如图所示。中断服务子程序包括串口通信中断服务程序中断服务程序故障中断服务程序。串口通信中断服务程序的主要任务是接收上位机发送的参数给定信息。中断服务程序的主要任务是根据给定频率完成频率的调节控制。其程序流程如图所示故障中断服务程序主要任务是当的功率驱动保护引脚接收到过流欠压过热短路等故障信号时，产生中断，立刻封锁输出，断开主电路并显示相应的故障，避免系统和功率模块烧坏。故障中断服务程序流程如图所示图串口通信中断程序流程比较匹配否是否是是图主程序流程图图中断服务程序流程开始初始化开串行中断上位机参数设定参数正确否否自举充电开定时器中断程序后台等待有中断否否返回执行中断服务程序中断格式转换计算角度和扇区判断有效矢量计算有效矢量作用时间频率变化中断返回频率调节的产生根据当前频率和图计算图故障中断程序故障中断封锁输出故障信息送串口显示停机第五章结论本文在学习和研究了大量技术资料的基础上，以三相交流异步电动机为被控对象，以位定点芯片为处理器，采用智能功率模块，通过控制技术对交流电机实现恒压频比控制，设计了基于的交流电机变频调速系统，做了以下工作分析和总结了电机调速电力电子技术和国内外交流调速的发展现况和趋势。系统的研究了交流电机的结构和工作原理以及交流电机变频调速的原理，其中变频调速原理包括交流电机的调速方式变频调速的方控制方式和控制技术原理。设计并实现了基于控制的交流电机变频调速系统的整套硬件电路，包括主电路系统保护电路和控制电路。主电路部分包括整流滤波逆变器,驱动电路与吸收电路系统保护电路包括过压欠压保护限流启动故障保护和泵升控制电路控制电路包括最小系统电路入电路和。本文给出了以上各部分电路的工作原理参数计算以及各部分器件的选取。设计并实现了系统的控制软件，控制软件采用控制方式和控制算法编写了汇编语言程序。通过实验表明整个系统运行稳定，可以实现频率范围，步进为的变频调速。控制方式的变频调速系统是转速开环控制，无需速度传感器，控制电路比较简单，电机选择通用标准异步电动机，因此其通用性比较强，性能价格比比较高。本系统是个控制方式的开环控制系统，它存在以下缺点不能恰当调整电动机的转矩补偿和适应负载转矩的变化无法准确地控制电动机的实际转速转速极低时，由于转矩不足而无法克服较大的静摩擦力。因此可以将系统改进成闭环系统，对电机的电流和转速进行检测及处理，提高其控制精度。本系统主电路的强电部分对控制电路还有定程度的干扰，应再研究变频器的干扰抑制技术，以消除干扰。本系统的人机接口还不是很完善，有待进步改进。致谢本课题是在老师的悉心指导下完成的，在课题的研究过程中，沈老师倾注了大量的心血，他兢兢业业的工作作风科学严谨的治学态度和宽以待人的优秀品质给我留下非常深刻的印象。从论文的选题研究方案的制定直至论文的撰写，均得到了刘老师的亲切关怀与悉心指导，花费了她大量的时间与精力。沈老师敏锐的洞察力渊博的学识高度的责任感令我深受裨益。在刘老师身上，我不仅学到了正确的科研方法及丰富的知识，也学会了做人的道理。在此特向刘老师表示深深的感谢,在课题的研究期间得到了师兄妹们的大量帮助，在此向他们表示衷心的感谢,参考文献陈伯时编电力传动自动控制系统北京机械工业出版社，吴守箴编著电气传动的脉宽调制控制技术第二版北京机械工业出版社,江思敏编著硬件开发教程北京机械业出版社，王兆安编电力电子技术第四版北京机械工业出版社，李志民编著同步电动机调速系统北京机械工业出版社