发布时间 : 星期日 文章毕业论文-spwm变频器设计更新完毕开始阅读
浙江科技学院本科毕业设计（论文）
+90度点
-90度点 最小脉宽输出点图20 SPWM采样表格 最大脉宽输出点
300V
0V
图 21 SPWM 输出波形
本三相电机变频驱动器的SPWM载波频率设定在20K，并在正常工作情况下不会改变，对于输出SPWM频率改变则是通过改变装载SIN表格中的相临两个点的时间差来实现的，即当装载相临两个点的时间增加一半，（注，当没去人为装载下一个点时，单片机自动重装载上一个点的占空比值）；那么输出整个SIN周期的时间就回增加一半，即输出的SIN波形频率减小一半。
当改变电机定子电源频率时可以平滑调节同步转速，在转差率变化不大时，电机就可以
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实现平滑的调速。变频调速时可以从额定频率向下调节，或从额定频率向上调节，但是单一地调节电源频率，将导致电机运行性能的恶化，其原因分析如下：电机正常运行时，定子漏阻抗的压降很小，当电源频率往下调时，若端电压不变，则磁通将增加，而电机在设计时，为了充分利用铁心材料，都把磁通数值选为接近磁路饱和值，故将产生磁路过分饱和，励磁电流增大，铁耗增加，电机过热，功率因数变坏，电机带负载能力降低，而当电源频率往上调时，磁通减小，电机允许输出转矩下降，过载能力下降，电机利用绿下降，在一定负载下有闷车危险，因此，变频调速不能单一的调节频率，一般要求在调节电源频率同时，改变定子电压以维持磁通不变，或者保持电机的过载能力不变。
当电源频率向下调时，为了保持电机过载能力不变，要求磁通不变，则需U/F=常数，在本三相电机变频驱动器中是通过如下方式实现对输出SPWM波形的调压控制。假设电机的额定工作频率为50HZ，额定线电压为220V，当变频器输出50HZ的SPWM波形时，最大电压输出时对应的PWM寄存器装载值为1023，输出的最大电压值为300V；若要使变频器输出25HZ的SPWM波形时，根据U/F=常数，输出的SPWM波形平均电压值应为110V，则此时输出的SPWM波形最大电压值应为150V，即装入PWM寄存器的占空比值应为512；故当要求输出SPWM频率小于50HZ 时，只要将从SIN表格中读取的值乘上 F/50（F为要求输出的频率）再装入PWM寄存器即可。
要使三相电机正常运行，必须使其供电电源的三相交流电每相之间相位相差120度。所以三相电机变频驱动器输出的三路SPWM信号必须保证每相之间相位相差120度，其具体实现方法如下：事先采样好的31点以数组SIN[31]的方式存储在单片机FLASH程序存储器中的，并SIN[0]表示-90度时该输出的占空比值，SIN[30]表示+90度时该输出的占空比值，即每两个相临两个点相位相差6度，故要只要保证任意每路PWM读取SIN表格数组时相差20个点就可以实现每相输出的电压值相位相差120度。
这样就完成了单片机对电机变频变压的整个控制过程。
3.2.2 在本变频器中的启动设计
为了使电机能平稳恒转矩启动，在此三相电机变频驱动器的软件设计中加入了一段软启动程序，主要工作原理是当变频器接受到新的给定输出频率时，先与当前运行频率进行判断，若给定频率大于当前运行频率，则变频器以每8ms增大0.25Hz的速率增大频率，直到运行频
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率与给定频率相等为止；若给定频率下于当前运行频率，则变频器以每8ms减小0.25Hz的速率减小频率，直到运行频率与给定频率相等为止；这样就有效防止了电机在接收到突给频率时由于转子的惯性导致电机的抖动。
3.2.3 本变频器的制动设计
为了减少硬件开支，同时又能实现电机的制动，本三相电机变频驱动器采用了直流制动的制动方式，具体实现方式如下：假设变频器刹车频率设定在20Hz，制动时间为3s；当变频器运行在20-60Hz的频率范围内，突给变频器一个制动命令后，为了防止直流300V母线电压提升过高而产生危险，变频器先以每8ms减小0.25Hz的速率减小输出频率以降低电机转速，直到频率降至20Hz时，单片机的三个PWM模块分别输出0.5%，1.5%，2.5%占空比并保持3s不变，然后停止PWM输出波形,完成整个电机的直流制动过程。若变频器运行频率在20Hz以下，突给变频器一个制动命令后，变频器的3路PWM模块直接输出0.5%，1.5%，2.5%占
空比并保持3s不变，然后停止PWM输出波形,完成整个电机的直流制动过程。
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6 变频器的参数设置
6.1 手持器对变频器的参数设定
当电机拖动不同负载时会呈现出不同的负载特性，这就会使得变频器必须具备适应不同负载特性的能力。一般市面上的通用变频器都有一个操作界面供用户调节变频器性能参数，用以适应拖动不同特性的负载。比如当电机需要拖动的负载较重，要求在启动时具有较大的转矩，则用户可通过调节变频器的补偿频率和补偿电压以提高电机在低速运行时的转矩；若要求电机具有快速停机的特性，则用户可通过适当提高变频器的刹车频率以使电机快速直流制动。本三相变频驱动器同样也具有调节变频器性能参数的功能，用户可通过一个专用的手持设备与变频器进行RS485通讯，根据手持设备的液晶操作界面设定变频器的补偿频率，补偿电压，额定频率，额定电压，以及刹车频率等性能参数。具体操作如图22所示：
RS485接口 变频器485接口 操作界面
图22 变频器参数设定
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