本文關(guān)鍵詞：基于DSP的變頻電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： DSP變頻電源 IGBT 電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制

【摘要】：隨著電子電力技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展,變頻調(diào)速技術(shù)也在不斷的發(fā)展更新。尤其是新型電力電子器件(例如IGBT)以及高性能微處理器(例如DSP)迅猛的發(fā)展,大大減小了變頻器體積的同時(shí)性?xún)r(jià)比卻獲得了很大的提升,變頻技術(shù)迎來(lái)了嶄新的時(shí)代。IGBTi(絕緣柵雙極型晶體管)的出現(xiàn)使得變頻器效能得到有效的提高,由它作為功率元件的變頻電源品質(zhì)好、效率高、熱損耗少、噪音低、體積小而且能極大的延長(zhǎng)電源壽命。因此,IGBT已經(jīng)在變頻領(lǐng)域被廣泛使用。DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展而應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)比以前使用的單片機(jī),DSP所具有的高速數(shù)據(jù)運(yùn)算能力是單片機(jī)所不能比擬的,隨著如今需要被處理的越來(lái)越龐大的數(shù)據(jù)量,同時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)性以及精度的要求也越來(lái)越高,DSP突出的存儲(chǔ)容量和運(yùn)算能力使得它在需要復(fù)雜信號(hào)分析運(yùn)算方面的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。而且它能與SPWM(正弦脈寬調(diào)制)相結(jié)合使兩者的優(yōu)勢(shì)同時(shí)發(fā)揮出來(lái),由它們構(gòu)成的變頻電源控制系統(tǒng)在滿(mǎn)足控制精度的要求的同時(shí),還能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制的要求,故而能實(shí)現(xiàn)連續(xù)平滑調(diào)節(jié)。為此,本論文在查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,研究分析了現(xiàn)有的基于DSP的變頻電源的設(shè)計(jì)方法,以及其所存在的不足之處,進(jìn)行了變頻電源的主電路設(shè)計(jì)(變頻電源整流電路設(shè)計(jì),變頻電源逆變電路設(shè)計(jì),電路主要元器件選型)以及基于DSP的變頻電源的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(控制系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì),控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì))：(1)通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的變頻電源整流電路的研究分析以及電磁攪拌器的實(shí)際需求,設(shè)計(jì)了一種以二極管作為整流器件的三相不可控整流電路,電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,控制技術(shù)也很成熟,完全能滿(mǎn)足電磁攪拌器的需求。(2)通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的變頻電源逆變電路的研究與分析,設(shè)計(jì)了一種以IGBT作為功率變換元件的三相橋式逆變電路,電路前端的直流部分采用電容進(jìn)行濾波,不僅能使變頻電源運(yùn)行更加穩(wěn)定,還能有效減小交變脈動(dòng)紋波對(duì)逆變電路的影響。直流部分同時(shí)還連有漏電檢測(cè)器,實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載漏電流大小并反饋信息給控制系統(tǒng)。直流變換交流環(huán)節(jié)采用IGBT,它兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn),是變頻電源逆變電路的理想選擇。(3)通過(guò)對(duì)基于DSP的變頻電源控制電路的研究,設(shè)計(jì)了一套能實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)功能的控制電路,主要通過(guò)控制接觸器的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的有效控制。開(kāi)關(guān)電源供電采用單相橋式整流,效率高而且相對(duì)全波整流更便宜。(4)通過(guò)對(duì)基于DSP的變頻電源的研究,設(shè)計(jì)了一套既可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作,又可以完成本地操作的軟件控制程序。人機(jī)界面基于WINDOUS平臺(tái)所設(shè)計(jì),界面清晰簡(jiǎn)潔,操作簡(jiǎn)便,方便用戶(hù)就地進(jìn)行操作。Wincc遠(yuǎn)程操作用于遠(yuǎn)程控制與參數(shù)設(shè)定等,并且可貯存長(zhǎng)達(dá)一年的工況歷史記錄供用戶(hù)參考。可以使用戶(hù)的調(diào)度管理系統(tǒng)能夠集中統(tǒng)一管理,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理自動(dòng)化。此外,在工程實(shí)際運(yùn)用中,針對(duì)人機(jī)界面常出現(xiàn)的一些故障提供了處理辦法,對(duì)變頻電源的調(diào)試工藝規(guī)程進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,主要包括空載調(diào)試、負(fù)載調(diào)試和安全注意事項(xiàng)。本論文設(shè)計(jì)的基于DSP的變頻電源,不僅系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,功率因數(shù)高,而且使用于電磁攪拌器可以改善鋼材內(nèi)部結(jié)晶組織、提升鋼材品質(zhì)、提高成材率、擴(kuò)大連鑄品種、改善工藝條件等。
【關(guān)鍵詞】：DSP變頻電源 IGBT 電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 引言14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與前景14-20
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.3 技術(shù)前景19-20
• 1.3 本論文研究的意義20-22
• 1.4 本論文研究的內(nèi)容22-23
• 1.4.1 課題的研究?jī)?nèi)容22
• 1.4.2 課題的設(shè)計(jì)方案22-23
• 1.5 本論文研究的創(chuàng)新點(diǎn)23-24
• 第二章 變頻電源主電路設(shè)計(jì)24-48
• 2.1 變頻電源的基本原理24-25
• 2.2 變頻電源結(jié)構(gòu)25-26
• 2.2.1 主電路模塊25-26
• 2.2.2 控制電路模塊26
• 2.3 整流電路設(shè)計(jì)26-29
• 2.3.1 整流方式的選取26-27
• 2.3.2 整流電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-29
• 2.4 逆變電路基本原理29-33
• 2.4.1 逆變電路的分類(lèi)30-31
• 2.4.2 諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償31-32
• 2.4.2.1 諧波治理31-32
• 2.4.2.2 無(wú)功補(bǔ)償32
• 2.4.3 三相橋式逆變電路32-33
• 2.5 逆變電路設(shè)計(jì)33-39
• 2.5.1 逆變電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-36
• 2.5.2 功率元件IGBT36-38
• 2.5.3 輸出采樣電路38-39
• 2.6 SPWM調(diào)制39-43
• 2.6.1 SPWM調(diào)制的原理39-40
• 2.6.2 SPWM波生成方法40-43
• 2.6.2.1 自然采樣法40-41
• 2.6.2.2 規(guī)則采樣法41-43
• 2.7 主要元器件選型43-48
• 第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)48-70
• 3.1 控制系統(tǒng)硬件部分48-52
• 3.1.1 PID控制49-50
• 3.1.2 控制電路50-52
• 3.2 控制系統(tǒng)軟件部分52-53
• 3.3 觸摸屏人機(jī)界面53-61
• 3.3.1 主界面53-57
• 3.3.2 參數(shù)設(shè)置57-60
• 3.3.2.1 運(yùn)行模式58
• 3.3.2.2 電流給定58
• 3.3.2.3 頻率給定58-59
• 3.3.2.4 正轉(zhuǎn)時(shí)間59
• 3.3.2.5 反轉(zhuǎn)時(shí)間59
• 3.3.2.6 等待時(shí)間59
• 3.3.2.7 漏電流給定59
• 3.3.2.8 主從設(shè)定59-60
• 3.3.3 歷史曲線界面60
• 3.3.4 人機(jī)界面常見(jiàn)故障及處理60-61
• 3.4 Wincc遠(yuǎn)程操作61-66
• 3.4.1 Wincc監(jiān)控主界面62-63
• 3.4.2 Wincc參數(shù)設(shè)置63-65
• 3.4.3 Wincc故障報(bào)警65
• 3.4.4 Wincc數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖65-66
• 3.5 保護(hù)措施66-70
• 3.5.1 電流保護(hù)66
• 3.5.2 過(guò)熱保護(hù)66
• 3.5.3 漏電保護(hù)66
• 3.5.4 風(fēng)機(jī)故障66-67
• 3.5.5 斷相保護(hù)67
• 3.5.6 系統(tǒng)故障67
• 3.5.7 自檢保護(hù)67
• 3.5.8 過(guò)載保護(hù)67-68
• 3.5.9 欠/過(guò)壓保護(hù)68
• 3.5.10 輸入斷相保護(hù)68
• 3.5.11 保護(hù)后系統(tǒng)的恢復(fù)68-70
• 第四章 基于DSP的變頻電源的應(yīng)用70-78
• 4.1 基于DSP的變頻電源在電磁攪拌器應(yīng)用中的特點(diǎn)70-71
• 4.2 基于DSP的變頻電源的調(diào)試71-78
• 4.2.1 運(yùn)輸71
• 4.2.2 安裝71-72
• 4.2.3 調(diào)試72-78
• 4.2.3.1 空載調(diào)試72-74
• 4.2.3.2 負(fù)載調(diào)試74-78
• 第五章 論文總結(jié)及展望78-80
• 5.1 論文總結(jié)78-79
• 5.2 論文展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 致謝84-86
• 附錄A：本人在攻讀碩士學(xué)位期間的科研情況86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：996087