學習情境變頻器的認識

學習情境變頻器的認識1第一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五學習情境1：變頻器的認識

學習性工作任務3-（實訓項目1）三相正弦波脈寬調制SPWM變頻原理

（2學時）2第二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五

為了使電動機的運行性能優(yōu)良，電動機變頻調速技術通常采用正弦波脈沖寬度調制的方法，簡稱SPWM方法。當正弦調制波與載頻三角波相交時，由它們的交點確定逆變器開關器件的通斷時刻，從而獲得的一系列等幅且脈寬隨時間按正弦規(guī)律變化的的矩形波。而這一系列矩形波的平均值近似一個頻率和大小都與調制波有關的一個正弦信號。

學習任務引入1.33第三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五知識目標：能力目標：1．掌握SPWM的實現方法。2．在規(guī)定的頻率范圍內測試正弦波信號的頻率和幅值，從而能夠正確分析正弦波信號的幅值與頻率的關系。

1．弄清變頻器的SPWM控制的原理2．認識變頻器的SPWM控制的實現和優(yōu)勢

實訓目的3.24第四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五1．準備實訓所需掛件：DJK01電源控制屏、DJK13三相異步電機變頻調速控制。2．準備實訓所需儀器、儀表：雙蹤示波器、萬用表。

實訓準備工作3.35第五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五

借助DJDK-1型電力電子技術及電機控制實驗裝置的掛件DJK13用雙蹤示波器進驗證三相正弦波脈寬調制（SPWM)變頻原理，進一步驗證SPWM調制原理。從而加深認識SPWM調制原理，及變頻器采用SPWM調制的優(yōu)勢。實訓題目簡介：實訓項目任務（詳見實訓項目任務書）3.46第六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五1．畫出與SPWM調制有關信號波形，說明SPWM的基本原理。2．在規(guī)定的頻率范圍內測試正弦波信號的頻率和幅值。3．記錄在0.5Hz～50Hz范圍內正弦波信號的幅值與頻率。4．記錄在0.5Hz～50Hz范圍內正弦波信號的幅值與頻率。實訓主要內容：7第七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五1.PWM脈寬調制的方式實訓理論基礎及主要環(huán)節(jié)演示3.5PWM脈寬調制的方式很多：由調制脈沖(調制波)的極性可分為單極性和雙極性；由參考信號和載波信號的頻率關系可分為同步調制方式和異步調制方式。參考信號為正弦波的脈沖寬度調制叫做正弦波脈沖寬度調制（SPWM）。8第八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五2.SPWM寬度調制原理單極性脈寬調制：單極性脈寬調制的特征是：參考信號和載波信號都為單極性的信號。實訓理論基礎及主要環(huán)節(jié)演示3.5圖3-1單極性單相SPWM調制波形分析（1）圖3-2單極性單相SPWM調制波形分析（2）a)正弦波b)SPWM波9第九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五輸出的調制波是幅值不變、等距但不等寬的脈沖序列。SPWM調制波的脈沖寬度基本上呈正弦分布，其各脈沖在單位時間內的平均值的包絡線接近于正弦波，其調制波頻率越高，諧波分量越小。

實訓理論基礎及主要環(huán)節(jié)演示3.5圖3-3單極性單相SPWM調制波形分析（3）

10第十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五雙極性脈寬調制：雙極性脈寬調制方式的特征是：參考信號和載波信號均為雙極性信號。在雙極性SPWM方式中，參考信號為對稱可調頻、調幅的單相或三相正弦波，由于參考信號本身具有正負半周，無需反向器進行正負半波控制。雙極性SPWM的調制規(guī)律相對簡單，且不需分正負半周。仍以單相為例，雙極性SPWM的調制規(guī)律如圖3-4所示：實訓理論基礎及主要環(huán)節(jié)演示3.5圖3-4雙極性單相SPWM波形分析（1）a)信號波與載波的比較b)雙極性SPWM波形11第十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五圖3-5雙極性三相SPWM波形分析（2）實訓理論基礎及主要環(huán)節(jié)演示3.512第十二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五圖3-6雙極性三相SPWM波形分析（3）實訓理論基礎及主要環(huán)節(jié)演示3.513第十三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五3.實訓所用主要掛件認識實訓理論基礎及主要環(huán)節(jié)演示3.5DJK13三相異步電動機變頻調速控制顯示、控制及計算機通訊接口：控制部分由“轉向”、“增速”、“減速”三個按鍵及四個鈕子開關等組成。每次點動“轉向”鍵，電機的轉向改變一次，點動“增速”及“減速”鍵，電機的轉速升高或降低，頻率的范圍從0.5Hz～60Hz，步進頻率為0.5Hz。從0.5Hz～50Hz范圍內是恒轉矩變頻，50Hz～60Hz為恒功率變頻。

14第十四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五3.實訓所用主要掛件認識實訓理論基礎及主要環(huán)節(jié)演示3.5DJK13三相異步電動機變頻調速控制在“轉向”、“增速”、“減速”三個按鍵的下面有“S、V、P”三個插孔，它的作用是切換變頻模式。當三個全部都懸空時，工作在SPWM模式下；當短接“V”、“P”時，工作在馬鞍波模式下。當短接“S”、“V”時，工作在SVPWM模式下。

15第十五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五3.實訓所用主要掛件認識實訓理論基礎及主要環(huán)節(jié)演示3.5DJK13三相異步電動機變頻調速控制SPWM的變頻原理的波形觀測：測試點1：V/F函數的電壓輸出。測試點2、3、4：在SPWM模式下為三相正弦波信號。測試點5：高頻三角波調制信號。測試點6、7、8：調制后的三相波形。16第十六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五3.實訓所用主要掛件認識實訓理論基礎及主要環(huán)節(jié)演示3.5DJK13三相異步電動機變頻調速控制SPWM的變頻原理的波形觀測：測試點1：V/F函數的電壓輸出。測試點2、3、4：在SPWM模式下為三相正弦波信號。測試點5：高頻三角波調制信號。測試點6、7、8：調制后的三相波形。17第十七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五3.實訓所用主要掛件認識實訓理論基礎及主要環(huán)節(jié)演示3.5DJK13三相異步電動機變頻調速控制三相主電路：主電路由單相橋式整流、濾波及三相逆變電路組成，逆變輸出接三相鼠籠電機。主電路交流輸入由一開關控制。逆變電路由六個IGBT管組成，其觸發(fā)脈沖有相應的觀測孔引出。

18第十八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五

利用DJDK-1型電子技術及電機控制實驗裝置的掛件DJK13，通過示波器進行測試、觀察。做好記錄，進一步認識、驗證三相正弦波脈寬調制（SPWM)變頻原理、加深認識改變SPWM調制波頻率和電壓的方法。實訓題目討論解析及任務分工3.6要求學生以學習小組為單位，分組討論解析實訓題目，明確實訓步驟，進行任務分工。19第十九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五1．接通掛件電源，關閉電機開關，調制方式設定在SPWM方式下（將控制部分S、V、P的三個端子都懸空），然后開啟電源開關。2．點動“增速”按鍵，將頻率設定在0.5Hz，在SPWM部分觀測三相正弦波信號（在測試點“2、3、4”），觀測三角載波信號（在測試點“5”），三相SPWM調制信號（在測試點“6、7、8”）；再點動“轉向”按鍵，改變轉動方向，觀測上述各信號的相位關系變化。3．逐步升高頻率，直至到達50Hz處，重復以上的步驟。4．將頻率設置為0.5HZ～60HZ的范圍內改變，在測試點“2、3、4”中觀測正弦波信號的頻率和幅值的關系。

實訓步驟3.720第二十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五1．注意安全。2．正確、合理使用實訓器材、儀器、儀表。3．正確記錄在0.5HZ～50Hz范圍內正弦波信號的幅值與頻率。4．正確記錄在50HZ～60Hz范圍內正弦波信號的