铣床交流变频调速系统设计

论文编号:ZD598 论文字数:23823,页数:49，有外文翻译，原理图，
第1章 绪论
1.1 变频调速技术的发展概况
1.1.1 电力电子功率器件的发展
 变频技术是建立在电力电子技术基础之上的。电力电子时代是从50年代末晶闸管(SCR)的出现开始的，后来陆续推出了其他种类的器件，电力双极型晶体管(BJT)、电力场效应晶体管(Power-MOSFET)、和可关断晶闸管(GTO)，双极型晶体管(IGBT),MOS控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管(1GCT)。其发展的方向是损耗更低，开关速度更快、电压更高，容量更大(3.3KV,1200A)，目前，采用沟道型栅极技术、非穿透技术等方法大幅度降低了集电极—发射极之间的饱和电压〔VCE(sat)〕的第四代IGBT也己问世。
 第四代IGBT的应用使变频器的性能有了很大的提高。其一是IGBT开关器件发热减少;其二是高载波控制，使输出电流波形有明显改善;其三是开关频率提高，使之超过人耳的感受范围，即实现了电机运行的静音化;其四是驱动功率减少，体积趋于更小。
 而智能功率模块（IPM）的投入应用比IGBT约晚二年，由于IPM包含了IGBT芯片及外围的驱动和保护电路.甚至还有的把光藕也集成于一体，因此是种更为好用的集成型功率器件，目前，在模块额定电流10—600A范围内，通用变频器均有采用IPM的趋势，它具有开关速度快，驱动电流小，控制驱动更为简单;内含电流传感器，可以高效迅速地检测出过电流和短路电流，能对功率芯片给予足够的保护，故障率大大降低;由于在器件内部电源电路和驱动电路的配线设计上做到优化，所以浪涌电压，门极振荡，噪声引起的干扰等问题能有效得到控制;保护功能较为丰富，如电流保护、电压保护、温度保护一应俱全，随着技术的进步，保护功能将进一步日臻完善。并且IPM的售价已逐渐接近IGBT而采用IPM后的开关电源容量、驱动功率容量的减小和器件的节省以及综合性能提高等因素后在许多场合其性价比已高过IGBT，有很好的经济性。
 为此IPM除了在工业变频器中被大量采用之后，经济型的IPM在近年内也开始在一些民用品如家用空调变频器，冰箱变频器、洗衣机变频器中得到应用。IPM也在向更高的水平发展，日本三菱电机最近开发的专用智能模块ASIPM将不需要外接光藕，通过内部自举电路单独电源供电并采用了低电感的封装技术，在实现系统小型化、专用化、高性能、低成本方面又推进了一步。

 目 录
 
 第1章 绪论 1
 1.1 变频调速技术的发展概况 1
 1.1.1 电力电子功率器件的发展 1
 1.1.2变频控制技术的发展 2
 1.1.3 PWM控制技术 3
 1.2变频调速传动的意义 3
 1.3 本章小结 5
 第2章 变频调速理论 6
 2.1变频调速系统的分类 6
 2.1.1按变换频率的方法分类 6
 2.1.2 按直流电源的性质分类 6
 2.1.3 按输出电压调节方式分类 7
 2.1.4 按控制方式分类 7
 2.2 异步电动机调速方式 8
 2.3 变频变压(VVVF)调速原理 8
 2.3.1  VVVF控制原理 8
 2.3.2  VVVF控制方式 10
 2.4   PWM调制技术 12
 2.4.1  PWM控制技术简介 12
 2.4.2  SPWM调制技术 13
 2.4.3  SPWM调制技术实现 17
 2.5  变频调速系统的构成及其功能 18
 2.5.1  变频调速系统的构成 18
 2.5.2 变频调速系统的功能 20
 2.6  本章小结 21
 第3章 变频调速系统的硬件设计 22
 3.1  系统硬件电路整体设计 22
 3.2  主电路中元器件的选择和参数计算 22
 3.2.1  整流模块选择 22
 3.2.2  滤波电容选择 23
 3.2.3  智能功率模块(IPM) 选择 23
 3.2.4  制动电阻选择 25
 3.3  系统控制电路的设计 27
 3.3.1   SA4828专用波形发生器应用 27
 3.3.2  人机接口电路设计 31
 3.3.3  变频调速系统保护电路设计 37
 3.3.4  外部存储器DS12887应用 41
 3.4  硬件抗干扰技术 43
 3.5  本章小结 44
 第5章 结论 45
 参考文献 46
 致谢 47

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