基于變頻調速技術的化工行業電機控制電路設計

　　最近幾年，隨著化工行業新型電力電子器件的不斷涌現和計算機技術的飛速發展，高性能的交流電動機變頻調速系統得到了廣泛的應用。本論文首先論述了變頻調速的現狀及發展趨勢，對變頻調速技術原理作了定量分析，其次設計出變頻調速電路。系統采用廉價單片機和SPWM產生芯片方案，減小了設計成本并且易于控制。

　　隨著電力電子技術及自動控制技術的不斷發展，帶動著交流傳動與控制技術迅速發展，數字控制的交流調速正在逐漸取代模擬控制的直流調速。交流變頻調速技術不但大大節省了電能，而且最大程度的改變了傳統的控制理念和制造工藝，推動了技術的進步。深入了解交流傳動與控制技術的走向，具有十分積極的意義。

　　1 目前變頻調速技術現狀及發展趨勢

　　1.1 變頻調速技術發展現狀

　　變頻調速技術是一種以改變電機頻率和改變電壓來達到電機調速目的的技術。它改變了直流電機調速固有的缺點，節省了電能。變頻調速技術對交流電機來說是最好的調速控制方案，其在工業發達國家已得到廣泛應用。但國內自行開發和生產能力還很弱，很大程度上依賴于國外技術，因此變頻調速技術在我國有很大的發展空間和市場。

　　1.2 變頻調速技術未來發展趨勢

　　交流變頻調速是異步電動機最有發展前途的調速方法。總的來說，變頻調速技術未來發展趨勢主要表現在以下方面：

　　（1）向專用型方向發展；

　　（2）向人性化方向發展；

　　（3）易用性不斷提高；

　　（4）功率結構模塊化；

　　（5）智能化；

　　（6）內置電抗器減小諧波影響。

　　2 變頻調速技術原理分析

　　該硬件系統主要包括主電路與控制電路兩個部分。其中主電路包括交-直-交變頻電路，控制電路包括AT89C51單片機控制模塊、SA4825 SPWM波模塊及外圍輸入控制設備模塊。

　　3.2 系統電路設計

　　系統主電路的主要功能是通過半導體器件的通斷把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調的交流電源。

　　主電路如圖2所示，

　　由圖可知，電路主要由交-直部分和直-交部分組成。

　　3.2.1交-直部分

　　D1-D6六個二極管組成不可控全波整流橋。對于380V的額定電源，一般二極管反向耐壓值應選1200V。輸入交流電壓經過整流橋整流和電容C濾波后變為直流電源。

　　3.2.2直-交部分

　　V1-V6為IGBT絕緣柵雙極型功率管，構成逆變電路的主要器件，也是變頻器的核心元件。把直流電逆變頻率，幅值都可調的交流電。與之相并聯的續流二極管的作用是把在電動機在制動過程中將再生電流返回直流通路，并為逆變管V1-V6在交替導通和截止的換相過程中提供通道。

　　驅動電路中功率管的信號來自于控制電路，主要由電源板、驅動板、CPU板組成。

　　電源板主要作用是為系統中各個弱電部分提供電源，設計中采用開關電源，進一步減小了系統的功耗，提高效率。開關電源提供的低壓電源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附屬電路、控制電路、顯示面板等提供電源。

　　驅動板主要由SPWM專用芯片SA4828組成，產生有驅動能力的信號驅動功率管。

　　CPU板采用廉價的AT89C51單片機，控制方便，抗擾能力強。

　　4 展望

　　變頻調速除節電外，還有增產、降耗、優質的效果。由于它具有體積小、重量輕、精度高等優點，深受使用人員歡迎，變頻調速確是節能、降耗、優質、高產的理想設備，是邁入21世紀的首要的傳動技術，利國利民。