電氣自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告論文題目： 單片機(jī)控制變頻調(diào)速的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 何鵬飛 專業(yè)班級(jí)： 電氣自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 11030596 指導(dǎo)教師： 胡小東 2014年 4 月 3 日1題目的背景和意義交流電機(jī)是實(shí)現(xiàn)交流電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械，是機(jī)電一體化的重要元件之一，在各種工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用及其廣泛。交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉(zhuǎn)速，高電壓，大電流大容量的電機(jī)，而且功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦，到20世紀(jì)80年代初，最大的汽輪發(fā)電機(jī)已達(dá)150萬千瓦。尤其是隨著材料科學(xué)、工藝技術(shù)、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，高度集成電路成了電路系統(tǒng)發(fā)展的必然方向，CPU的生產(chǎn)技術(shù)越來越先進(jìn)，也越來越實(shí)用了，其中應(yīng)用比較普遍的是單片機(jī)（CPU）。以單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心部件，外加一些外部接口和設(shè)備，組成的單片機(jī)控制交流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、工業(yè)過程控制、國(guó)防等自動(dòng)化設(shè)備和各種控制裝置等眾多領(lǐng)域，因此，研制交流電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)具有十分重大的意義。2題目研究現(xiàn)狀概述自1889年，多利沃-多布羅沃利斯基提出了三相制并制成鼠籠式交流異步電動(dòng)機(jī)以來，三相交流電機(jī)的發(fā)展已有一百多年的歷史了。由于交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電源的頻率有關(guān)，交流電機(jī)的調(diào)速始終是一個(gè)不好解決的問題，因此起初交流電機(jī)主要應(yīng)用在一些不需要調(diào)速的拖動(dòng)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)中。直到上個(gè)世紀(jì)七十年代，電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和近二十年來新型快速電力電子元件的產(chǎn)生，才使得交流電機(jī)調(diào)速成為了可能，并迅速得到普及。交流電機(jī)調(diào)速方法主要有變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、電磁離合器調(diào)速和變頻調(diào)速六種，其中變頻調(diào)速是目前最流行的一種調(diào)速方式，除變頻調(diào)速以外的另一些簡(jiǎn)單調(diào)速方法只有在特定場(chǎng)合下才會(huì)應(yīng)用。變頻調(diào)速可分為變頻變壓調(diào)速和矢量控制法，變頻變壓調(diào)速相對(duì)簡(jiǎn)單，已有二十多年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，在變頻調(diào)速中應(yīng)用較多，因此目前市場(chǎng)上出售的變頻器多數(shù)采用變頻變壓的調(diào)速方法。近年來，變頻調(diào)速技術(shù)的飛速發(fā)展，主要得利于電力電子學(xué)和微電子技術(shù)的發(fā)展，這些突破性的技術(shù)進(jìn)步使得以各種變頻調(diào)速控制方式、PWM脈寬調(diào)制技術(shù)、MCU微處理器和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)均在變頻調(diào)速中獲得成功的應(yīng)用。電力電子變頻調(diào)速的主要原理是：先將三相（或單相）電源通過整流橋堆整流成直流電，再把直流電用逆變橋堆逆變成頻率任意可調(diào)的三相（或單相）交流電，而整個(gè)主電路中最為關(guān)鍵的就是逆變電路，它是有六個(gè)開關(guān)器件（目前廣泛使用IGBT）組成，在逆變的過程中，這六個(gè)開關(guān)器件由微處理器發(fā)出PWM信號(hào)控制，按照一定的規(guī)律不停地導(dǎo)通和截止，從而產(chǎn)生不同頻率的交流電。目前應(yīng)用最為廣泛的逆變PWM技術(shù)就是SPWM技術(shù)，正弦脈寬調(diào)制法（SPWM）這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，控制和調(diào)節(jié)性能好，能消除固有頻率的高次諧波分量，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等一系列的優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)在逆變器中輸出的波形非常接近正弦波，因此在中小型逆變器中廣泛使用。實(shí)現(xiàn)SPWM波形生成的控制方式有模擬控制和數(shù)字控制兩種，前者在逆變器中技術(shù)成熟、控制性能優(yōu)良，但是也存在很多的缺陷，例如原件眾多，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，調(diào)試復(fù)雜，受溫漂和時(shí)漂的影響大。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，在電力電子和電力傳動(dòng)控制領(lǐng)域已經(jīng)開始廣泛使用數(shù)字控制技術(shù)，由數(shù)字技術(shù)控制的逆變器成為了各大逆變器商家的研究熱點(diǎn)。采用單片機(jī)全數(shù)字控制交流電機(jī)變頻調(diào)速有很大的優(yōu)點(diǎn)。8位的，16位的大容量微處理器在變頻器中不斷應(yīng)用，控制精度不斷的提高，由于采用的數(shù)字量，不易受環(huán)境的影響，控制的穩(wěn)定性好，微處理器都采用大規(guī)模的集成電路，控制系統(tǒng)中硬件的數(shù)量比較少，故障率比較低，系統(tǒng)可靠性得到提高，而且單片機(jī)的邏輯運(yùn)算能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)自診斷、故障報(bào)警等功能，能夠與上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)上傳運(yùn)行狀態(tài)，容易實(shí)現(xiàn)電氣控制智能化。3題目要完成的主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)主要內(nèi)容：眾所周知，在很長(zhǎng)的一段歷史時(shí)期內(nèi)，直流電機(jī)以其優(yōu)良的調(diào)速性能壟斷了調(diào)速傳動(dòng)領(lǐng)域，而交流電機(jī)大多應(yīng)用在一些不需要精密調(diào)速的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，究其原因是交流電機(jī)的速度和電源頻率直接相關(guān)，而電源的頻率不易改變。因此，本文旨在應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)、PWM技術(shù)、整流技術(shù)和逆變技術(shù)，將固定頻率的三相交流電先整流成直流電，通過單片機(jī)控制六路PWM脈沖的輸出，由逆變電路把整流后的直流電逆變成可調(diào)頻率的三相交流電源，供交流電機(jī)使用，從而控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其中，六路PWM脈沖發(fā)生電路是本設(shè)計(jì)的核心部分，它性能的好壞，直接關(guān)系到整個(gè)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作狀況。設(shè)計(jì)之初，先收集整個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)各個(gè)電路模塊的相關(guān)資料和相關(guān)電子元器件信息，并進(jìn)行可行性論證，繪制出系統(tǒng)的電路圖，之后上機(jī)軟件仿真，最后將會(huì)給出預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果、各部分電路模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程和部分程序，并提供實(shí)物裝置和完整的論文。預(yù)期目標(biāo)：(1)設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元器件，畫出實(shí)用電路原理圖。(2)上機(jī)仿真、焊接并調(diào)試電路。(3)單片機(jī)控制變頻調(diào)速主要技術(shù)指標(biāo)及要求：由主電路中的整流橋把固定頻率的380V三相交流電整流成直流電，再由控制電路控制逆變橋逆變產(chǎn)生可調(diào)頻率的近視三相交流電，供給交流電機(jī)使用，在某一較大的調(diào)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的變頻調(diào)速。 4進(jìn)度計(jì)劃第3周 查閱文獻(xiàn)；分析題目研究現(xiàn)狀，學(xué)習(xí)基本理論。第4周 閱讀文獻(xiàn)、撰寫開題報(bào)告。第5周 交流電機(jī)的工作原理及數(shù)學(xué)模型；英文文獻(xiàn)翻譯。第6周 學(xué)習(xí)單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)； 第7-8周 學(xué)習(xí)PWM的相關(guān)知識(shí)； 第9-11周 上機(jī)仿真、焊接電路。第12-13周 整理仿真數(shù)據(jù)、圖表、測(cè)試電路。第14周 撰寫畢業(yè)論文、完成初稿。第15周 整理、完善論文；第16周 論文打印、裝訂、準(zhǔn)備答辯。5參考文獻(xiàn)1杜洋，愛上單片機(jī)，北京：人民郵電出版社；20102馬曉亮.大功率交交變頻交流調(diào)速及矢量控制M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，19923陳伯時(shí)，陸敏遜.交流調(diào)速系統(tǒng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，19984李朝春，單片機(jī)原理及接口技術(shù)，北京：北京航空航天出版社；20055戴佳，戴衛(wèi)恒， 51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講M.北京：電子工業(yè)出版社；2006.6譚政華，智能化逆變電源的研制極其SPWM波軟件生成，上海交通大學(xué)20007胡崇岳，現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，1998年8付家才，單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社；2004.9閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版），北京：高等教育出版社；200610 劉穎鑫. 基于單片機(jī)控制的逆變穩(wěn)壓電源J.數(shù)控技術(shù)，2011(10) ：1-2.11 石友仁. 基于單片機(jī)逆變穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)J.移動(dòng)電源與車輛，2006(4) ：15-18.12劉福才，張學(xué)蓮，劉立偉。多級(jí)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的同步控制理論與應(yīng)用