为实现农用小功率电源变频控制广泛应用的系统设计.doc
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1、为实现农用小功率电源变频控制广泛应用的系统设计引言目前,国内外关于交流变频技术的研究很多,但大多是对针对中、高等级功率的三相交流变频技术的研究,对于农用小功率电器研究较少,对农用单相变频系统的具体设计较少。而随着农用电器在农业、家电上的广泛使用,小功率的单相输入、三相交流输出变频技术可解决这一实际的问题。为此,本文设计了一套基于SPWM 算法单相交流变频调速系统,以单相交流220 V为输入电源,经过单相不可控桥式整流,再经过大电容滤波,获得稳定的直流270 V 电压,再经过三相桥式逆变电路,获得电压幅值可调的三相交流电,供给三相交流电机工作。1 系统总体设计方案系统基于变频控制的基本原理,采用
2、恒定V/F比值控制,保持输入电压幅值与频率成线性关系,通过单片机实现SPWM控制。1.1 系统功能结构系统的结构框图如图1所示,系统采用交-直-交电力电子变压变频的典型结构。单相交流220 V为输入,经过单相不可控桥式整流,再经过大电容滤波,获得稳定的直流270 V 电压,再经过三相全波逆变电路输出。同时,控制电路根据SPWM 控制的算法原理,计算出调频和调幅的大小,并与变频器反馈的输出电流进行比较分析,得出理想的控制波形通过驱动电路以驱动开关器件IGBT的开通与关断,从而输出频率幅值可调的三相交流电。系统主要功能有直流电压检测、输出电流采集、温度采集及保护、短路保护、过流保护。控制系统控制电
3、路选用的是16位单片机dsPIC30F6010A,以实现对各个参数的调节和对系统的保护等功能。1.2 SPWM波形算法原理通过傅里叶分析得知,SPWM波形输出的基频幅度为:式中:N 为半个波形中的脉宽个数;Um 为输入电压的幅值。当N1时有U1mUm,因此输出电压基波正是调制时所要求的正弦波,同时还可知这种SPWM发生方法可以有效抑制k=2N-1次以下的低次谐波,存在高次谐波。加在交流感应电机的三相绕组上的电压分别为:式中:Em 为电压幅值; 为输出电压的角频率; = 2f ,f 为输出电压的频率,也就是波形发生器的调制频率。相位上互差120的三相电压加到感应电机的绕组中,产生三相电流,形成一
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