摘 要 I电机交流直流调速硬件设计电机交流直流调速硬件设计xxx 学院本科毕业论文 摘 要 I摘 要单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。通过改变程序来达到控制转速的目的。在设计中采用交流调速系统，整流器采用不可控电路，电容器滤波；逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路，驱动电路，光电隔离电路，HEF4752 大规模集成电路，保护电路，Intel 系列单片机，Intel8253 定时/记数器，Intel8255 可编程接口芯片，Intel8279 通用键盘/显示器，I/O 接口芯片，CD4527 比例分频器和测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。关键词 MCS-51 单片机 ,HEF4752,三相异步电动机, 仿真攀枝花学院本科毕业论文 ABSTRACT IIABSTRACTFrequency control system with microprocessor controlled design is slip frequency control. Controlled by changing the process to achieve the purpose of speed. In the design of AC control system, using non-controlled rectifier circuit, the capacitor filter; Power transistor inverter with three-phase inverter. The overall structure of the system mainly by the main circuit, driver circuit, optical isolation circuit, HEF4752 large scale integrated circuits, protection circuits, Intel MCU, Intel8253 timer / counter, Intel8255 programmable interface chip, Intel8279 universal keyboard / monitor, I / O interface chip, CD4527 divider ratio and the tachometer generator and other components. With the detection circuit protection circuit can make the entire systems reliability assured.Key words MCS - 51 SCM，HEF4752,Three-phase asynchronous motor，Simulationxxx 学院本科毕业论文 目录 1目 录摘要摘要.IABSTRACTII绪论绪论21 1 交流调速的现状交流调速的现状 42 电机交流调速系统原理电机交流调速系统原理 63 系统设计的参数系统设计的参数 143.1 主电路各部分的设计主电路各部分的设计.143.2 主电路参数计算主电路参数计算.154 用单片机控制的电机交流调速系统设计用单片机控制的电机交流调速系统设计 174.1 调速系统总体方案设计调速系统总体方案设计174.2 元器件的选择元器件的选择184.3 单元模块的设计单元模块的设计.224.3.1 转差频率控制原理及调节器的设计224.3.2 PWM 控制信号的产生及变换器的设计.244.3.3 光电隔离及驱动电路设计294.3.4 故障检测及保护电路设计304.3.5 模拟量输入通道的设计304.4 系统软件的设计系统软件的设计.314.4.1 程序框图及其介绍.314.4.2 部分子程序.355 电机控制系统的建模和仿真电机控制系统的建模和仿真 37结论结论 43参考文献参考文献 44附录：电机交流调速硬件设计电路图附录：电机交流调速硬件设计电路图 45致谢致谢 46攀枝花学院本科毕业论文 绪论 2绪 论电气传动从总体上分为调速和不调速两大类。按照电动机的类型不同，电气传动又分为直流和交流两大类，直流电动机在 19 世纪先后诞生，但当时的电气传动系统是不调速系统，随着社会化大生产的不断发展，生产技术越来越复杂，对生产工艺的要求也越来越高，这就要求生产机械能够在工作速度，快速启动和制动，正反转等方面具有较好的运行性能。从而推动了电动机的调速不断向前发展，自从 1834 年直流电动机出现以后，直流电动机作为调速电动机的代表，在工业中得到了广泛的应用。它的优点主要在于调速范围广，静差小，稳定性能好以及具有良好的动态性能，晶闸管变流装置的应用使直流拖动发展到了一个很高的水平，在可逆、可调速与高精度的拖动技术领域中相当长时间内几乎都采用直流拖动系统。尽管如此，直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向问题和在恶劣环境下的不适应问题，同时，制造大容量，高转速以及高电压直流电动机也十分困难，这就限制了直流传动系统的进一步发展。 交流电动机在 1885 年出现后，由于一直没有理想的调速方案，只被应用于恒速拖动系统，从上世纪 30 年代起，不少国家才开始提出各种交流调速的原始方案，晶闸管的出现使交流电动调速的发展出现了一个质的飞跃，使得半导体变流技术的交流调速得以实现，国际上在 60 年代后期解决了交流电动机调速方案中的关键问题，70 年代开始就实现了产品的高压，大容量，小型化，且已经逐渐取代了大部分传统的直流电动机的应用领域。交流调速系统发展迅速的很大一部分原因在于交流电动机本身的优点：没有电刷和换向器，结构简单，寿命长。近年以来大功率半导体器件，大规模集成电路，电子计算机技术的发展，加上交流电动机本身的优越特性，为交流调速提供了广泛的应用前景。目前交流电力拖动系统已具备了较宽的调速范围，较高的稳态精度，较快的动态响应，较高的工作效率以及可以在四象限运行等优越性能，其动态性能均可与直流电动机拖动系统相比美。交流电动机因其结构简单，运行可靠，价格低廉，维修方便，故而应用面很广，几乎所有的调速传动都采用交流电动机。尽管从 1930 年开始，人们就致力于交流调速系统的研究，然而主要局限于利用开关设备来切换主回路达到控制电动机启动，制动和有级调速的目的。变极对调速，电抗或自藕降压启动以及绕线式异步电动机转子回路串电阻的有级调速都还处于开发的阶段。交流调速缓慢的主要原因是决定电动机转速调节主要因素的交流电源频率的改变和电动机的转距控制都是非常困难的，使交流调速的稳定性，可靠性，经济性以及攀枝花学院本科毕业论文 绪论 3效率均不能满足生产要求 。后来发展起来的调压，调频控制只控制了电动机的气隙磁通，而不能调节转距。转差频率控制在一定程度上能控制电动机的转距。xxx 学院本科毕业论文 1 交流调速的现状 41 交流调速的现状在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产效率和节省电能有着直接的决定性影响。因此，调速技术一直是研究的热点。长期以来，直流电动机由于调速性能优越而掩盖了结构复杂等缺点广泛的应用于工程过程中。直流电动机在额定转速一下运行时，保持额定电流恒定，可用改变电枢电压的方法实现恒定转矩调速；在额定转速以上运行时，保持电枢电压恒定，可用改变励磁的方法实现恒功率调速。采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。因此，20 世纪 80 年代以前，在变速传动领域，直流调速一直占据主导地位。近几年来，科学技术的迅速发展为交流调速技术的发展创造了极为有利的技术条件和物质基础。交流道电机的调速系统不但性能同直流电动机的性能一样，而且成本和维护费用比直流电动机系统更低，可靠性更高。目前，国外先进的工业国家生产直流传动的装置基本呈下降趋势，而交流变频调速装置的生产大幅度上升，以日本为例，1975 年在调试领域，直流占 80%，交流占20%；1985 年交流占 80%，直流占 20%。到目前为止，日本个别地方还继续采用直流电机驱动外，几乎所有的调速系统都采用交流变频装置。因此，采用高效率经济型的交流调速系统来取代原有的直流电动机调速系统，是电机调速发展的新动向。交流调速控制作为对电动机控制的一种手段。作用相当明显，这里就不再多做介绍，就交流调速系统目前的发展水平而言，可概括的如下：已从中容量等级发展到了大容量、特大容量等级。并解决了交流调速的1性能指标问题，填补了直流调速系统在特大容量调速的空白。可以使交流调速系统具有高的可靠性和长期的连续运行能力，从而满足2有些场合不停机检修的要求或对可靠性的特殊要求。可以使交流调速系统实现高性能、高精度的转速控制。除了控制部分可3以得到和直流调速控制同样良好的性能外，异步电动机本身固有的优点，又使整个系统得到更好的动态性能。采用数字锁相控制的异步电动机变频调速系统，调速精度可以达到 0.002%。根据异步电动机的转速表达式 。可知，当极对数 P 不0(1)ns fpn变时，均匀的改变定子供电的频率 f，则可以连续的改变异步电动机的同步转速xxx 学院本科毕业论文 1 交流调速的现状 5n0，以达到平滑调节电动机实际运行转速 n 的目的。这种调速方法称为变频调速。变频调速具有很好的