电压型三相交流变频调速系统设计

目   录

摘  要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章 绪 论 1

1.1引言 1

1.2 课题名称及研究的意义 1

1.3 现代交流电机控制的现状 2

1.4 设计任务及要求 3

第2章 总体方案确定 4

2.1交直流调速方法的对比 4

2.1.1直流电动机的调速方法 4

2.1.2交流电动机的调速方法 4

2.2 最终的方案 4

2.3 单片机的性能及意义 5

2.4 系统总体结构图 6

第3章 系统硬件设计 7

3.1变压变频调速系统中的脉宽调制(PWM)技术 7

3.2变频器的选择 7

3.2.1电压源型和电流源型 7

3.2.2交-直-交变频器的主电路 8

3.2.3制动电阻和制动单元 10

3.3单片机型号的选择 10

3.4电动机的选择 12

3.4.1电动机种类的选择 13

3.4.2电动机类型的选择 13

3.4.3电动机额定电压和额定转速的选择 13

3.5信号检测装置的选择 14

3.6硬件接口电路实现 17

3.6.1 A/D转换接口电路实现 17

3.6.2 D/A转换接口电路实现 19

3.6.3串行接口电路实现 21

3.7外围辅助电路实现 22

3.7.1复位电路实现 22

3.7.2时钟电路实现 23

3.7.3掉电保护电路实现 24

3.7.4工作显示和报警电路实现 25

第4章 系统软设计 26

4.1软件实现的步骤 26

4.2表格型SPWM法 27

4.2.1表格型SPWM法 27

4.2.2生成PWM信号的程序 29

4.2.3频率调整数据的求法 31

4.2.4时间基数的求法 31

4.3系统整体功能确定 33

4.4程序流程图设计 33

4.4.1主程序设计 33

4.4.2各子程序设计 34

4.5控制算法设计 43

4.5.1 PID控制算法介绍 43

4.5.2 PID控制原理 43

4.5.3数字PID控制算法 44

4.6系统资源分配 45

4.6.1 I/O口功能划分 45

4.6.2内存分配表（RAM） 46

4.6.3各子程序（或功能模块）注释表 47

参考文献 48

结束语 49

致谢 50

附录 系统硬件总体接线图 51

电压型三相交流变频调速系统的设计

摘要：本文对用于逆变器供电的变频调速系统进行了分析，并设计了一种以MCS-51系列单片机为基础生成的SPWM来控制逆变器的控制系统。

首先，在逆变器供电的交流调速系统中，电动机的运行条件发生了很大的变化，针对逆变器供电的特点，给出了变频调速异步电机的选择方法。

其次，对于新型功率器件的应用作了说明。根据新型功率器件的特点和应用要求，设计出了逆变器驱动电路和保护电路，使得新型功率器件的应用更加安全可靠。

最后，为适应变频调速电机的要求，设计了一套基于单片机生成SPWM控制逆变器来控制电动机变频调速系统，对于硬件电路部分和实现控制策略的软件部分进行了设计。

关键词:交流调速;MCS-51单片机；逆变器;SPWM