SPWM控制的交直交变频调速系统.docx

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SPWM控制的交直交变频调速系统

一、电路原理图及波形图

二、系统的工作原理

三、观察现象并分析

四、心得体会

五、参考文献

一、电路原理图

主电路

控制电路

SPWM正弦脉宽调制控制电路

波形图

用示波器测三角发生器处的波形

由此图，可看出三角波并不是规则的波形，周期是80μs，而上下的幅值却是不一样的。

用示波器测2、3、4处的波形如下：

可以看出，2,3，4处的波形是幅值电压183V，周期20ms，相差120度正弦波形。

用示波器测6,7,8处的波形如下：

可以看出，6,7,8处得波形是幅值为120V，周期40Hz，等幅不等宽的脉冲波形。

二系统的工作原理

1.主电路的工作原理

由主电路原理图可知，交直交变频调速系统一般分为整流电路，滤波电路,控制电路，逆变电路。

●整流电路

整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。

整流电路一般都是单独的一块整流模块。

大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成，它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。

主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成，滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分，变压器设置与否视具体情况而定。

变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。

整流电路图

.滤波电路

滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。

在交流电源转换直流电源后，电路会有电压波动，为抑制电压的波动，采用简单的电容滤波。

　当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。

当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。

因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大，在电感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的交流分量愈小。

只有在RL>>ωL时才能获得较好的滤波效果。

L愈大，滤波效果愈好。

　　另外，由于滤波电感电动势的作用，可以使二极管的导通角接近π，减小了二极管的冲击电流，平滑了流过二极管的电流，从而延长了整流二极管的寿命。

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滤波电路图

●逆变电路

逆变电路同整流电路相反，逆变电路是将直流电压装换为所要频率的交流电压，逆变电路是与整流电路相对应，将低电压变为高电压，把直流电变成交流电的电路。

逆变电路是通用变频器核心部件之一，起着非常重要的作用。

它的基本作用是在控制电路的控制下将中间直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源，将直流电能变换为交流电能的变换电路。

可用于构成各种交流电源，在工业中得到广泛应用。

生产中最常见的交流电源是由发电厂供电的公共电网（中国采用线电压方均根值为380V，频率为50Hz供电制）。

由公共电网向交流负载供电是最普通的供电方式。

但随着生产的发展，相当多的用电设备对电源质量和参数有特殊要求，以至难于由公共电网直接供电。

为了满足这些要求，历史上曾经有过电动机－发电机组和离子器件逆变电路，但由于它们的技术经济指标均不如用电力电子器件（如晶闸管等）组成的逆变电路，因而已经或正在被后者所取代。

逆变电路图

2.控制电路的工作原理

PWM常用于电压型逆变器，它可以消除或减小低次谐波，滤波器的体积可减小，有利于小型化和降低成本，这个控制电路采用的是常用的正弦波脉宽调制技术（SPWM）。

正弦波脉宽调制分单极性和双极性脉宽调制，它使每一个输出矩形波的面积与对应的正弦波电压的面积呈正比，获得等幅不等宽的正负脉冲列，这样的逆变器输出的电压波形就与正弦基波电压接近。

正弦基波电压作为调制电压，对它要进行调制的三角波称为载波电压，当正弦基波与三角波相交时通过比较两者之间的电压大小来控制逆变器开关的通断，从而得到一系列等幅不等宽正比于正弦基波电压的矩形波，这就是正弦脉宽调制方法（SPWM）。

当操作指令发出后，电压矢量发生器和V/f函数电路同时工作发出波形，两者经过幅值控制电路后，变成幅值可以调制的正弦波形，正弦波形在与三角波发生器发出的三角波相交后，经过调制电路，输出的电压波形为等幅不等宽的脉冲列，其特点是中间脉冲宽，两边的脉冲窄，这样的脉冲列信号比较弱，经过功放电放大后，就能控制逆变器输出电压的大小和频率，即可以控制电动机的转速

三观察现象并分析原因

观察波形的时发现三角波形和正弦波形并不能同时显示，即当显示正弦波形的时候，三角波形几乎成了一条直线；当显示三角波形的时候，正弦波形却在示波器中找不到，经过分析正弦波形和三角波形时候，注意到正弦波形和三角波形的频率不相同，相差很大，所以不能在同一个频率显示两个波形。

四心得体会

通过一个星期实验让我深刻认识到自己对知识的掌握是多么的肤浅，如果没有这一次的亲身实践，是发现不了这些问题的。

这次课程设计让我有机会学习书本上没有的知识，增长了我的见识，使我对课程设计的实际操作，也有了一个更为直观的认识。

这次课程设计使我获得了十分宝贵的经验，对于将来的我来说一定是非常巨大的财富。

同时，这次课程设计的协同合作，也使我体会到了团队合作精神的重要性，,做完实验,然在做课程设计实验前,我以为不会难做,就像以前其后两下子就将实验报告做完.直到按照要求做试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅.在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如你不知道课程设计的电路的工作原理,在做实验时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还要复习,思考,这样,你的印象才深刻,记得才牢固,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还不如不做.做实验时,老师还会根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给我们,拓宽我们的眼界,使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛.通过这次实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅.实验中有不同的结果但是还是不错的。

在这次实验中同学之间的关系得到了不同的的改善，关系也渐渐的加深。

使我们意识到奋斗的重要是成功的保证.

五参考文献

1.莫正康电力电子应用技术机械工业出版社

2董作霖河南科学技术出版社