80C196MC微机控制的SPWM与电压空间矢量控制的异步电机变频调速研究

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摘要交流异步电动机具有结构简单、可靠性高、成本低、维护简便、转动惯量小、效率高等优点，但其调速性能能较差。随着变频调速技术的发展，这一缺点已经得到了克服，异步电机渐渐成为可调速传动的主流。本文主要研究了使用因特尔公司生产的专为三相电机变频调速高速控制设计的通用型单片机80C196MC产生SPWM信号控制异步电机变频调速的原理，以及以矢量控制理论为基础的电压空间矢量控制异步电机变频调速的原理。并通过实验对两者的调速性能进行对比，分析不同调制方式对变频调速系统性能的影响，以得到最佳的调速方式。60987

毕业论文关键词异步电机变频调速 80C196MC 电压空间矢量

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title The research on SPWM Microcomputer control and voltage space vector control for induction motor variable frequency speed regulation

Abstract

Alternating current asynchronous motor has the advantages of simple structure, high reliability, low cost, convenient maintenance, small moment of inertia, higher efficiency, But its governing performance is poorer. With the development of frequency conversion technology, the defect has been overcome, Asynchronous motor is gradually becoming the mainstream of the adjustable speed drive. This paper mainly studied the principle of use Intel's universal single-chip microcomputer 80C196MC which designed for three-phase motor frequency control of high-speed control to produce SPWM signal to control induction motor variable frequency speed regulation, and the principle of voltage space vector control induction motor variable frequency speed regulation which is on the basis of the vector control theory. Through the experiments of the performance comparison of both, analysis the influence of different modulation mode for variable frequency speed control system performance, in order to get the best way of speed control.

Keywords asynchronous motor variable frequency speed regulation 80C196MC voltage space vector

1 引言.1

2 变频调速基本原理..3

3 微机控制的SPWM异步电机变频调速4

3.1 SPWM的原理及变频调速系统...4

3.2 控制芯片80C196MC简介5

3.3 主电路80C196MC简介.7

3.3.1 整流及滤波电路7

3.3.2 逆变电路.8

3.3.3 保护吸收电路9

3.3.4 主电路结构图..10

3.4 微机控制优点.10

4 电压空间矢量变频调速..10

4.1 电压空间矢量变频调速原理的提出10

4.2 电压空间矢量调速原理11

4.2.1 空间矢量的定义..12

4.2.2 矢量控制...12

4.2.3 电压与磁链空间矢量的关系...13

4.2.4 电压空间矢量的运动轨迹...14

4.3 SVPWM控制模式特点16

4.4 电机气隙磁通波形的观察...16

5 实验图像及比较.16

5.1 SPWM中相同频率不同调制方式的对比.18

5.2 SVPWM中相同频率不同调制方式的对比.23

5.3 混合调制不同频率段的对比..28

5.4 SPWM与SVPWM的对比.33

结论..36

致谢..37

参考文献.38

1 引言

异步电机是各种电动机中应用最广、需要量最大的一种。各国以电为动力的机械中，约有90%左右为异步电机。在电力系统的总负荷中，异步电机的用电量占相当大的比重。在中国，异步电机的用电量约占总负荷的60%之多。

异步电机运行时，必须从电网吸取无功励磁功率，使电网的功率因数变坏。由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转差关系，其调速性能较差。随着人类的发展能源需求正极大地影响着全球经济发展，我国同样也面临着经济增长对能源需求的压力。20世纪九十年代我国高耗能产品的耗能量比发达国家高12-15%，能源综合利用效率仅为38%，我国迫切需要提高能源利用效率。电机是能源消耗大户之一，我国电机总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量达6000亿千瓦时，占工业耗电量的80%，现在对于异步电机节能技术的研究成果众多，而我国各类在用电机中80%以上是中小型异步电机，可见我国在电机节能领域有非常大的潜力。电机节能技术中最受瞩目的就是变频调速技术，经过几十年的发展，变频调速技术以其显著的节电效果、优良的调速性能以及广泛的适用性而成为电气传动发展的主流方向。