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)

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信息与电气工程学院

题 目： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：

《课程设计报告》

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

电气工程及其自动化 - - - 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

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 第六章、总结 ............................................................................................................... 26 参考文献 ....................................................................................................................... 27 附录 .............................................................................................................................. 28