24kVA电压源型变压变频调速控制系统设计说课讲解.doc

24kVA电压源型变压变频调速控制系统设计精品资料辽 宁 工 业 大 学 交流调速控制系统 课程设计（论文）题目： 24kVA电压源型变压变频调速控制系统设计 院（系）： 电气工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： （签字）起止时间：2015.12.21-2015.12.31仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢18课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室： 自动化学 号学生姓名专业班级课程设计题目24kVA电压源型变压变频调速控制系统设计课程设计（论文）任务课题完成的功能：设计一个变压变频调速系统，电动机的容量为24Kw。完成主电路的设计，包括整流电路和逆变电路，在完成设计功能的前提下合理选择元件。设计任务及要求：1、给出电压源型变压变频开环调速控制系统设计的原理图；2、主电路设计。包括整流，逆变电路；3、转速给定积分环节，电流限制调节器；4、补偿环节及其它有关部分的设计；5、对系统原理做总体说明介绍。技术参数：1、输入侧的额定数据：额定电压380V，允许波动+10%，额定频率f=50HZ，相数为三相。2、输出侧的额定数据：额定电压380V（指输出最大线电压）；额定电流30A（指长时间输出的最大线电流，每个学生不同）；3、额定容量SN=24kVA，过载能力 电流120%，时间1.5分钟（指输出电流允许超过额定电流的倍数和时间）；4、输出频率指标：设定频率范围0.2HZ-400HZ进度计划1、熟悉课程设计题目，查找及收集相关书籍、资料。（1天）；2、主电路设计。（2天）；3、绘制基本结构图和自控制原理图。（2天）；4、分析变压变频调速控制原理，选择电压状态。（3天）；5、打印课程设计说明书。（1天）；6、设计结果考核。（1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘 要近年来，普通交流异步电动机变频调速系统被广泛应用，交流电机变压变频调速及其相关技术的研究已成为现代电气传动领域的一个重大课题，并且随着新的电力电子器件和微处理器的推出以及交流电机控制理论的发展，交流变压变频调速技术还将会取得巨大进步。但是，普通交流异步电动机都是按恒频、恒压设计的，在频率改变时，电动机的参数和性能都将发生改变。由于异步电动机本身的非线性性，加上工作频率的改变，使其建模非常困难，因此，长期以来，在设计普通交流异步电动机变频调速系统时，只是凭借经验确定一些重要参数。本文对变压变频调速理论，逆变技术进行了研究，并且是针对于电压源型进行了探讨，在此基础上设计了一个电压型频率双闭环的异步调频电动机，一交流异步电动机作为被控对象，以单片机为核心，从而设计出来一个符合要求的24KVA电压源型变压变频调速系统。 关键词：变频器；调速系统；电压源型；异步电动机目 录第1章 绪论1第2章 课程设计的方案22.1 概述22.2 变压变频调速系统22.3 电压源型变压变频调速方案4第3章 变频调速系统的硬件设计73.1 整流电路73.3 逆变电路83.4 变频器的保护电路93.5 变频器的主电路11第4章基于MATLAB的仿真实验134.1 MATLAB软件介绍134.2 仿真系统设计14第5章课程设计总结16参考文献17第1章 绪论变频调速被认为是一种理想的交流调速方法，是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。大家都知道，目前，无论哪种机械调速，都是通过电机来实现的。从大的范围来分，电机有直流电机和交流电机。由于直流机调速容易实现，性能好，因此过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流机固有的缺点：由于采用直流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，故费时费工，成本高，给人们带来太大的麻烦。因此人们希望，让简单可靠廉价的笼式交流电机也像直流电动机那样调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速等交流调速方式。当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电机。随着电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展，出现了变频调速技术，它一出现就以其优异的性能逐步取代其它交流电机调速方式，乃至直流电机调速，而成为电气传动的中枢。变频调速用变频器，它的种类多，按使用的电力电子器件及其控制、换流方式分，有基于半控器件晶闸管（Thyristor）移相控制、自然换流的变频器及基于全控器件IGBT、IGCT、IEGT等PWM控制、自关断换流的变频器两大类。所谓变频就是利用电力电子器件(如功率晶体管GTR、绝缘栅双极型晶体管IGBT)将50Hz的市电变换为用户所要求的交流电或其他电源。它分为直接变频(又称交-交变频)，即把市电直接变成比它频率低的交流电，大量用在大功率的交流调速中；间接变频(又称交-直-交变频)，即先将市电整流成直流，再变换为要求频率的交流。它又分为谐振变频和方波变频，前者主要用于中频加热。方波变频又分为等幅等宽和SPWM变频，常用的方法有正弦波(调制波)与三角波(载波)比较的SPWM法、磁场跟踪式SPWM法和等面积SPWM法等。本设计所设计的题目属于变压变频调速技术。它主要包括整流部分、逆变部分、控制部分及保护部分等。是一种电压型双闭环的调速系统第2章 课程设计的方案2.1 概述本次设计主要是综合应用所学知识，设计24kVA电压源型变压变频调速控制系统设计，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用“交流调速系统”课程中所学的基本理论和基本方法。变频调速器已形成了与电机相配合的不同功率、不同用途的系列化产品，目前产品已经广泛地应用于石油、石化、钢铁、冶金、矿山、机械、纺织、建筑、造纸等行业，适用于水泵、风机、压缩机、机床等产品的电机调速。因为暖通空调行业中水泵、风机为必需的设备，而且耗电量巨大，在全年使用空调的现代化宾馆及办公大楼中，风机、水泵的用电量占整个建筑用电量的30%40%，约占整个动力用电的40%55%。频器的出现，使得复杂的调速控制简单化，用变频器+交流鼠笼式感应电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作，缩小了体积，降低了维修率，使传动技术发展到新阶段。自90年代以来变频调速器在暖通空调行业逐渐被大家所认识并采用。它具有多种速度切换、加减速时间的外部设定、V/F曲线设定、转矩升高调整、输出频率上、下限幅、频率跳跃等功能；具有各种接口，能与计算机、可编程序控制器及自动化仪表联机，并具有远程控制的功能。变频调速技术已经成为节能和提高产晶质量的有效措施。变频调速的重要性日益得到国家的重视，在国内推广变频调速技术有着非常重大的现实意义和巨大的经济价值和社会价值。高压变频调速技术是电力电子领域的一个制高点技术，高压大功率变频器是电力电子行监中尚未解决的一个难题。低压变频器技术已经成熟，但高压变频器的前景没有一个统一的结构，在众多解决方案中串联多电平高压变频器以其在输入与输出谐波、效率输入功率因数等方的明显优势，在实际应用领域中占有一席之地，特别在风机、泵类的行业具有良好的市场前景。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。 2.2 变压变频调速系统交流调速系统的多种方案早已问世，并已获得实际应用。20世纪60-70年代，随着电力电子技术的发展，使得采用电力电子变换器的交流拖动系统得以实现，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，高性能交流调速系统便应运而生，一直被认为是天经地义的交直流拖动按调速性能分工的格局终于被打破了。直流电力拖动和交流电力拖动在19世纪先后诞生。在20世纪上半叶的年代里，鉴于直流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速拖动都采用直流电机，而约占电力拖动总容量80%以上的不变速拖动系统则采用交流电机，这种分工在20世纪上半叶的年代已成为一种举世公认的格局。现在交流电机一逐渐代替直流电机，随之相应的，变压变频交流调速系统也越发的重要。交流调速系统的应用领域主要有三个方面：一般性能的节能调速 ；高性能的交流调速系统和伺服系统 ；特大容量、极高转速的交流调速。交流调速可分为以下几类：1）、一般性能的调速。在过去大量的所谓“不变速交流拖动”中，风机、水泵等通用机械的容量几乎占工业电力拖动总容量的一半以上，其中有不少场合并不是不需要调速，只是因为过去的交流拖动本身不能调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水的流量，因而把许多电能白白地浪费了。如果换成交流调速系统，把消耗在挡板和阀门上的能量节省下来，每台风机、水泵平均都可以节约 20-30% 以上的电能，效果是很可观的。但风机、水泵的调速范围和对动态快速性的要求都不高，只需要一般的调速性能。交流调压调速控制系统设2）、高性能的交流调速系统和伺服系统。电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、惯量小、效率高，如果改成交流拖动，显然能够带来不少的效益。但是，由于交流电机原理上的原因，其电磁转矩难以像直流电机那样通过电枢电流施行灵活的实时控制。20世纪70年代初发明了矢量控制技术，或称磁场定向控制技术，通过坐标变换，把交流电机的定子电流分解成转矩分量和励磁分量，用来分别控制电机的转矩和磁通，就可以获得和直流电机相仿的高动态性能，从而使交流电机的调速技术取得了突破性的进展。其后，又陆续提出了直接转矩控制、解耦控制等方法，形成了一系列可以和直流调速系统媲美的高性能交流调速系统和交流伺服系统。交流 3）、特大容量、极高转速的交流调速。直流电机的换向能力限制了它的容量转速积不超过106 kw r /min，超过这一数值时，其设计与制造就非常困难。交流电机没有换向器，不受这种限制，因此，特大容量的电力拖动设备，如厚板轧机、矿井卷扬机等，以及极高转速的拖动，如高速磨头、离心机等，都以采用交流调速为宜。变压调速是交流电机调速方法中比较简便的一种。由电力拖动原理可知，当交流电机等效电路的参数不变时，在相同的转速下，电磁转矩与定子电压的平方成正比，因此，改变定子外加电压就可以改变机械特性的函数关系，从而改变电机在一定负载转矩下的转速。交流调压调速控制系统设计目 录摘要.过去改变交流电压的方法多用自耦变压器或带直流磁化绕组的饱和电抗器，自从电力电子技术兴起以后，这类比较笨重的电磁装置就被晶闸管交流调压器取代了。目前，交流调压器一般用三对晶闸管反并联或三个双向晶闸管分别串接在三相电路中，主电路接法有多种方案，用相位控制改变输出电压。电动机定子绕组的磁极对数p一定，改变电源频率f，即可改变电动机同步转速。异步电动机的实际转速总低于同步转速。而且随着同步转速而变化。电源频率憎加，同步转速增加，实际转速也增加。电源频率下降，电机转速也下降，这种通过改变电源频率实现的速度调节过程称为变频调速。在工程中，鼠笼式电动机在电动机总数量中占主导部分。因此，对鼠笼式电动机的调速控制成为建筑领域中电机调速的主要部分。在变频调速技术中，向电动机提供频率可变的电源并控制电动机的转这是由变频器完成的。变频器（VVVF）是Variable Voltage Variable Frequency等英文字头的缩写意思是变压变频器。给电动机定子提供频率可变电源的设备就是变频器，变颁器是变频调速系统的核心部分。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流直流交流变频器和交流交流变频器两大类，目前国内大都使用交直交变频器。其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。变频器集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术，得到广泛应用。变频器的作用是改变交流电机供电的频率和幅值，因而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。变频器的出现，使得复杂的调速控制简单化，用变频器+交流鼠笼式感应电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作，缩小了体积，降低了维修率，使传动技术发展到新阶段。变频器与电动机完美的控制配合构成了性能优良的变频调速系统。鼠笼型异步电动机的定子采用变频电源共电构成的变频调速系统是具有高效率和高性能的调速系统。通过改变定子供电频率，电机转速可得到宽范围的无极调节。对定子电压（或电源）以及频率按一定规律进行协调控制，可提高传动系统的运行特性。通过控制转差率（n0n）/n，电机可获得较理想的快速响应特性。一旦采用死循环控制系统，整个拖动及传动系统可获得高精度及优良的传动特性。2.3 电压源型变压变频调速方案交-直-交变频就是在交-交变频的中间增加一个直流环节。首先将输出的交流电通过整流变成直流,再通过逆变器将直流电变成交流电,这样的变频器就称为交流-直流-交流变频器,简称交-直-交变频器。变频的问题解决了,变压与交-交方式一样。直流环节中,若滤波元件为电容,由于电容两端电压不能突变,因而直流环节的电压比较稳定,相当于一个恒压源,这种变频器称为电压型变频器;若滤波元件为电感的,由于电感的电流不能突变,直流部分就相当于一个恒流源,就称为电流型变频器。本设计所设计的题目属于电压源型变压变频调速技术。它主要包括整流部分、逆变部分、控制部分及保护部分等。是一种电压型双闭环的调速系统。总体结构如图2.1所示;整流电网逆变控制电路电机保护电路图2.1 电压源型变压变频调速总体方案采用电压源型变频器的调速系统要实现回馈制动和四象限运行是比较困难的，因为其中间直流环节有大电容钳制着电压，使之无法迅速反应，而电流也不能反向，所以无法实现回馈制动。需要制动时，对于小容量的变频器，采用在直流环节中并联电阻的能耗制动。对于中大容量的变频器，可在整流器的输出端反并联另一组可控整流器，制动时使其工作在有源逆变状态，以通过反向的制动电流，而维持电压极性不变，实现回馈制动。电压型变频器的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容器作为储能环节来缓冲无功功率，直流环节电压比较平稳，直流环节内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器。由于电压型变频器是作为电压源向交流电动机提供交流电功率，所以其主要优点是运行几乎不受负载的功率因数或换流的影响，电压源型变频器属于恒压源，电压控制相应慢，所以适合于作为多台电机同步运行时的供电电源，而不要求快速加减速的场合。电压源型变压变频调速系统主电路由两个功率变换环节构成，即整流和逆变电桥，整流桥由二极管组成的三相桥式电路。调压与调频控制通过逆变器来完成，其给定值来自于同一个给定环节。电压源型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波元件是电容。交直交变频器主电路结构图如图2.2所示：整流逆变中间直流环节图2.2 交直交变频器结构图连续地改变供电电源频率，就可以平滑地调节电动机的转速。这样的调速方法叫变频调速。变频调速具有很好的调速性能，在交流调速方式中具有重要意义，应用越来越广泛。 第3章 变频调速系统的硬件设计3.1 整流电路整流电路按组成器件可分为不可控电路、半控电路、全控电路三种:1）、不可控整流电路完全由不可控二极管组成，电路结构一定之后其直流整流电压和交流电源电压值的比是固定不变的。2）、半控整流电路由可控元件和二极管混合组成，在这种电路中，负载电源极性不能改变，但平均值可以调节。3）、在全控整流电路中，所有的整流元件都是可控的（SCR、GTR、GTO等），其输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节，在这种电路中，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源，即所谓的有源逆变。整流电路按电路结构可分为零式电路和桥式电路。零式电路指带零点或中性点的电路，又称半波电路。它的特点所有整流元件的阴极(或阳极)都接到一个公共接点向直流负载供电负载的另一根线接到交流电源的零点。桥式电路实际上是由两个半波电路串联而成，故又称全波电路。按电网交流输入相数分为单相电路、三相电路和多相电路。整流就是把交流电变为直流电的过程。主要是利用晶闸管的单向导电特性的，将方向和大小交变的交流电流变换为电流恒定的直流电。单相可控整流电路按电路的接线型式可分为单相半波、单相全波和单相桥式三种。不同的电路具有不同的整流特性和不同的应用领域。整流电路根据负载性质的不同又分为电阻性负载、电感负载及大电感加接续流二极管等。在实际中应用最多的是单相桥式全控整流电路。电路共用了四个晶闸管，两个晶闸管接成共阴极，两个晶闸管接成共阳极，每一个晶闸管是一个桥臂，桥式整流电路的工作特点是整流元件必须成对导通以构成回路。整流电路尤其是单相桥式可控整流电路是最为重要,也是应用得最为广泛的电路,不仅应用于一般工业,也广泛应用于交通运输，电力系统，通信系统，能源系统等其他领域。因此对单相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义,不仅是电力电子电路理论学习的重要一环,而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用。整流电路是电力电子技术中应该最为广泛的一种电路，它将交流电变为可调的直流电，整流电路在不同负载下的电压.电流波形是分析电路性能和参数的核心。整流电路原理图如图3.1所示：图3.1 整流电路原理图桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成桥式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。用了桥臂上二极管的正向导通特性。若是全桥整流切输入为正弦信号，那就是前半个周期，其中两个二极管加上的是正向电压，另两个为负向电压，加正向的导通，形成一个回路，后半个周期一个道理。整流电路在不同条件下的输出电压、电流波形的调试和分析是整流电路的核心，因此本设计通过仿真系统对具体的整流电路以及电路中的各种参数进行设置，并得出不同的仿真波形；利用 MATLAB 中的 SIMULINK 建立仿真模型，然后通过 GUI 建立仿真平台，利用该平台调用仿真模型对其进行仿真分析，通过波形分析对设计电路进行修改。单相桥式全控整流电路电阻性负载和电感性负载情况下的波形输出、及大电整流电路(Rectifier)尤其是单相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要,也是应用得最为广泛的电路,不仅应用于一般工业,也广泛应用于交通运输，电力系统，通信系统，能源系统等其他领域。因此对单相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义。单相桥式全控整流电路应用广泛，只用四只晶闸管一个电阻，一个电感，投资比较小，在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，整流电压波形脉动次数多于半波整流电路，变压器而次绕组中正负两个半周电流方向相反波形对称，整流分量为零，不会出现变压器直流磁化问题。变压器绕组的利用率高。3.3 逆变电路变频器三相(u v w)交流输出频率波形质量和电压平衡的程度直接影响异步电动机调速运行的状态与电机寿命，更重要是影响变频器的寿命，一台经维修后的变频器，U、V、W三相交流输出的波形符合要求和电压平衡是最基本的。直流电压分两路，一给前级IC供电产生一个KHZ级的控制信号，一路到前级功率管，由控制信号推动功率管不断开关使高频变压器初级产生低压的高频交流电（此时的交流电虽然电压低，但是频率相当高。目的就是为了能让变压器后级产生一个高的电压，前级的频率和后级输出的电压成正比，当然也要在功率管所能承受的频率范围） 通过高频变压器输出高频交流电再经过快速恢复二极管全桥整流输出一个高频的几百伏直流电到后级功率管，然后再由后级IC产生50HZ左右的控制信号来控制后级的功率管工作然后输出220V、50HZ的交流电。当然一个完整的逆变器还需要一些保护电路。比如过载保护，温度保护，高低输入电压保护，和滤波电路，高频电路里的滤波也相当重要。应为高频容易产生一些干扰和寄生耦合。所以需要滤波电路来滤除这些因素的影响来增加电路的稳定性。逆变电路原理图如图3.2所示，AC-DC 电路主要由整流滤波电路、限流电路、母线电压，检测电路和制动电路四部分组成。图3.2 逆变电路通常变频器主要有:主电路IGBT，或GTO等功率开关器件构成逆变器给异步电动机提供调压调频的电源，此电源输出的电压或电流及频率由控制回路的控制指令进行控制，而控制指令是由外部的运转指令运算获得，对于需要精密控制速度或快速响应的场合其运算还应包含由变频器主电路和传动系统检测出来的信号以进行闭环控制。常用的变压变频器输出的每一相都是一个由正、反两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路。也就是说，每一相都相当于一套直流可逆调速系统的反并联可逆线路。变频器有两个功率变换环节，即整流桥和逆变桥，它们分别有相应的控制回路，为了操作方便采用一个给定来控制，并通过函数发生器，使两个回路协调的工作。在电流源型逆变器频率开环的调速系统中，除了设置电流调节环外，仍需设置电压闭环，以保证调压调频过程中对逆变器输出电压的稳定要求，实现恒压频比的控制方式。3.4 变频器的保护电路保护电路的主要功能是对检测电路得到的各种信号进行运算处理，以判断变频器本身或系统是否出现异常。当检测到异常时，进行各种必要的处理。保护电路如图3.6所示：图3.3 保护电路因为通用变频器接入电源之前，滤波电容上的直流电压为零，所以当通用变频器接入电源瞬间，将有一个很大的冲击电流，经整流桥流向滤波电容，可能使整流桥因此受到损坏，同时也可能使电源电压有较大幅度的下降，形成干扰。所以需要在整流桥与滤波电容之间需要串接一个限流电路。目前常用的限流电路大体可以分为继电器控制方式和可控硅控制方式两种。如图 4-11 所示，本课题设计的变频器采用的是继电器控制方式的限流电路。由于限流电阻长时间接入干路，将会导致很大的热功率损耗；所以在滤波电容两端的电压达到一定值时，应当将其从主电路中移除。一般的方法是，利用延时电路或者电压检测电路来确限流的时间；这样不仅增加了电路的复杂性，而且容易导致误动作。本系统中采用的限流电路，充分利用了电源模块的 DC-DC 特性：即当直流母线电压超过一定值时，反激式电源模块开始工作，其输出的 24V 电源便会使继电器线圈 S1 将内部开关 K1 吸合到触点 1，从而达到将限流电阻 R23 从干路中移除的目的。这里选用的限流电阻规格为 1.5K、6W，试验证明在上电 2-3S内继电器便会动作。此后继电器将保持吸合，直到断电且配合绿色指示灯将滤波电容内储存的能量消耗掉之后才会断开。本系统的故障自诊断是指在系统运行前，变频器本身可以对过载、过压、欠压保护电路进行诊断，检测其保护电路是否正常。因此故障自诊断功能就是由单片机控制发出各种等效故障信号，检测对应的保护电路是否动作，若动作则说明保护电路正常，反之说明保护电路本身有故障，应停机对保护电路进行检查，直到显示器显示正常为止。故障自诊断电路工作过程如下：单片机控制HSO.2口发出一高电平，经非门整形后输出低电平，光耦器件导通，有电流流过三极管的基极，三极管导通输出低电平，输出的低电平自诊断信号分别送至过压、欠压保护电路。3.5 变频器的主电路主电路借助于控制电路提供的控制信号，通过交一直一交变换，将电压频率可调的交流电输送给异步电动机。主电路一般由整流滤波电路、逆变电路、直流母线电压电流检测电路等组成。变频器的主电路总体结构图如图3.4所示：图3.4 变频器主电路总体结构图主电路中整流滤波电路、逆变电路、直流母线电压电流检测电路的功能如下。1)、整流滤波电路：整流电路由不可控二极管整流桥堆构成单/三相整流桥，三相交流电经过4/6个二极管所构成的全波整流变成直流电；多个电解电容并在一起构成整流滤波电容，置于逆变器与直流电源之间进行滤波起到无功功率缓冲作用；此外往往通过无感电阻R和电容C组成了一个吸收缓冲电路，来有效抑制浪涌电压保护电路。2)、逆变电路：通常由6个带续流二极管的IGBT及相应的驱动电路构成；IGBT的门极触发信号由控制电路通过驱动芯片，按照SPWM的控制方法控制IGBT通断，将经过整流器整流，电容滤波后的直流电逆变成频率、幅值可调的交流电，是实现变频器变压、变频的核心部分。3)、直流母线电压电流检测电路：直流母线电压检测信号采用电阻分压电路，而后经过光親芯片进行光电隔离和信号调理，最后输送到控制电路，实现过电压、欠电压的保护。电流检测信号取自电阻，经过运算放大电路及比较器构成的比较电路后输送给控制电路, 旦发生过流，变频器将关断控制信号，实现过流保护功能。第4章 基于MATLAB的仿真实验4.1 MATLAB软件介绍MATLAB 是美国 Mathworks 公司开发的大型数学计算软件，集数值分析、矩阵运算、神经网络、信号处理和图形显示等诸多功能于一体，具有可信度高、灵活性好等优点，为各个工程领域提供了分析和设计的基础工具。在本仿真实验中使用的版本号为 MATLAB7.0，它提供的 Simulink6.0 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，能够在连续时间域、离散时间域或者两者的混合时间域里进行建摸。具有模块化、可重载、图形化编程、可视化及可封装等特点，可大大提高系统仿真的效率和可靠性。Simulink6.0 工具箱还提供了专门用于电力电子、电气传动学科进行仿真的电气系统模块库SimPowerSystems3.1。该模块库包括如图 5-3 所示的八个模块组，用户可以按照实际需要来具体加以选择。图4.1 MATLAB7.0界面Matlab作为科学计算软件，主要适用于矩阵运算和信息处理领域的分析设计，它使用方便、输入简捷，运算高效、内容丰富，并且有大量的函数库可提供使用，与Basic，C和Fortran相比，用Matlab编写程序，其问题的提出和解决只需要以数学方式表达和描述，不需要大量繁琐的编程过程。利用Matlab软件并通过计算机仿真光学空间滤波实验过程的新方法,其特点是：既可以随意改变所设计滤波器的参量，又可以对输入图像进行振幅、相位或复合滤波，并且可实现傅里叶变换频谱中相位信息的提取、存储和利用，因而能够完成一般光学实验中往往难以实现的某些操作.并分别给出了网格滤波、低通、高通及相位滤波等仿真实验结果。这种仿真实验给光学滤波器的设计和图象处理带来很大方便，同时也为相关器件的设计提供了一条新的途径。4.2 仿真系统设计24kVA电压源型变压变频调速控制系统设计仿真模型如图 5-4 所示。,图中的连接线只表示一种电气连接关系，其方向并不代表电压或电流的正方向。其中三相交流异步电动机模型选自 SimPowerSystems3.1 模块库。其具体参数设置为，额定电压380V，允许波动+10%，额定频率f=50HZ，相数为三相。额定电流30A。额定容量SN=24kVA，过载能力电流120%，时间1.5分钟。输出频率指标：设定频率范围0.2HZ-400HZ。功率模块选用 SimPowerSystems3.1 模块库中的三相逆变桥（Three-LevelBridge），并将功率器件设定为 IGBT。逆变桥所需的直流电源 VDC 设置为单相交流220V，电源的幅值电压380V。电机转速给定模块需要利用Simulink6的相关模块库自行搭建并封装而成。实验过程中，电机的推算转速、模型自带 PU 测量转速（电机实际转速）、电磁转矩和电机定子电流，这四个状态参量按照 1/Ts 间隔的采样频率得到的输出波形可以从 Scope 上直接读出。同时为了能够更加直观的验证调速精度，可以将用户设定的电机理想转速、推算转速和实际转速组成一个三维状态矢量。然后适当设置仿真参数对话框，便可以将仿真输出结果保存到当前工作空间中，再借助绘图指令便可以将上述三个转速曲线绘制到同一个平面直角坐标系中。第5章 课程设计总结本次设计24KVA电压源型变压变频调速控制系统分为整流部分、逆变部分、控制部分及保护部分。利用变频器和单片机实现了对电机的各种控制，通过合理的设备选型、参数设置和软件设计，提高了电机运行的可靠性。变频调速控制系统以单片机ATC89C52为核心控制电机。变频器用于电机的调速控制，可以大大提高电机的控制水平，使电机达到了较为理想的控制效果。在完成课程设计的过程中，我翻阅了很多资料，并在网上查阅相关知识，然后进行整合和整理才将设计的课题要求加以总结和完成。同时，我觉得，这次设计不仅仅让我了解和掌握了相关交直交变频调速系统的相关知识，还学会了如何对资料进行整合和分类。正所谓“实践是检验真理的唯一标准”，这次的课程设计对我来说无疑是一次实践课程的真实体验。所能够学到的东西是平时课本中所没有的。我想，只有把理论知识和实践知识相结合才能有更大的收获。这次的设计任务让我从中获益很多，虽然有些知识掌握的还不是特别清晰，但是这两周里，通过大量资料的查阅还是很有收获的。 参考文献1 陈伯时.电力拖动自动控制系统.第三版.北京：机械工业出版社，2003：147-2412 梅丽凤，王艳秋，任国臣.单片机原理与接口技术.第三版.北京：清华大学出版社，2009:172-2353 王兆安，刘进军.电力电子技术.第五版.北京：机械工业出版社，2009:58-1064 阎石.数字电子技术基础.第五版.北京：高等教育出版社，2004:19-985 王俊杰，检测技术与仪表.武汉：武汉理工大学出版社，2001：56-1206 徐治国. 基于变频调速的高楼供水系统变压运行机理及控制策略研究.现代电子技术 .2014：1-197 赵柯，曹建. 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