項(xiàng)變頻器設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告系別專(zhuān)業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)聯(lián)系方式題目小功率變頻器設(shè)計(jì)、課題的意義與目的從20實(shí)際后半葉開(kāi)始，控制系統(tǒng)硬件已由模擬技術(shù)轉(zhuǎn)向數(shù)字技術(shù)。微型計(jì)算機(jī)在性能、速度、價(jià)格、體積等方面的不斷發(fā)展為現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)提供額重要保證?，F(xiàn)在16位以及32位微處理機(jī)應(yīng)用十分廣泛，由于微處理機(jī)的運(yùn)算速度高且價(jià)格較低，使得交流調(diào)速系統(tǒng)可以采用全自動(dòng)化控制，這樣不僅使傳動(dòng)系統(tǒng)獲得高精度、高可靠性，還為新的控制理論與方法提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制可以分為簡(jiǎn)單控制和復(fù)雜控制兩大類(lèi)。簡(jiǎn)單控制是指對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，制動(dòng)，正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。這類(lèi)控制可以通過(guò)繼電器，可編程器件和開(kāi)關(guān)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。復(fù)雜控

2、制是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)距，電壓，電流等物理量進(jìn)行控制。而且有時(shí)往往需要非常精確的控制。以前，對(duì)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單控制的應(yīng)用較多，但是，隨著現(xiàn)代化步伐的前進(jìn)，人民對(duì)自動(dòng)化的需求也越來(lái)越高。使電動(dòng)機(jī)的復(fù)雜控制逐漸成為主流，其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。電動(dòng)機(jī)調(diào)速分為直流調(diào)速和交流調(diào)速。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能好，因此在調(diào)速領(lǐng)域中曾一直占主導(dǎo)地位。交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、構(gòu)造方便、成本低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率高等許多優(yōu)點(diǎn)，以前未得到大規(guī)模的應(yīng)用，主要是由于調(diào)速困難。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子學(xué)、現(xiàn)代控制理論、微機(jī)控制技術(shù)等為交流電機(jī)調(diào)速提供了全新的理論和技術(shù)

3、，使得交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高地穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能?？梢哉f(shuō)，自20世紀(jì)80年代開(kāi)始交流調(diào)速技術(shù)就已進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，也就是可以與直流調(diào)速相媲美并逐漸取而代之占據(jù)電力傳動(dòng)主導(dǎo)地位的時(shí)代。二、文獻(xiàn)綜述1 彭偉編著單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例M.北京：電子工業(yè)出版社，.本書(shū)基于AVRStudio+WinAVR（GCC組合環(huán)境和Proteus硬件仿真平臺(tái)，精心安排了100個(gè)AVF單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)案例。全書(shū)提供了所有寨例完整的C語(yǔ)言源程序，各案例設(shè)計(jì)了難易適中的實(shí)訓(xùn)目標(biāo)。2 張友德著.單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)M.復(fù)旦大

4、學(xué)出版社單片機(jī)系統(tǒng)主要由復(fù)位電路、報(bào)警電路、通訊電路等組成。復(fù)位電路給單片機(jī)提供復(fù)位信號(hào)，使單片機(jī)可以正常工作。時(shí)鐘電路給微控制器的所有功能部件提供時(shí)鐘控制信號(hào)，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度。通信芯片MAX232是單片機(jī)常用的通訊芯片，可以將計(jì)算機(jī)串口的232電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的TTL電平。3 曹巧媛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：北京：電子工業(yè)出版社，1997STC89C5是種低功耗，高性能CMO微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，擁有8K字節(jié)閃存器，256字節(jié)內(nèi)部RAM32個(gè)I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，全雙工串行通信口，一個(gè)6向量2

5、級(jí)中斷結(jié)構(gòu)。所以STC89C52S單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中可以提供靈活、高效的方案。4 周潤(rùn)景主編單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真經(jīng)典實(shí)例M.北京：電子工業(yè)出版社，.本書(shū)主要以Atmel公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)為平臺(tái)，圍繞單片機(jī)應(yīng)用中的一些具體實(shí)例進(jìn)行講解，包括電路的設(shè)計(jì)原理、系統(tǒng)仿真、PCB勺制作等。5 張?jiān)嫉染幹鴨纹瑱C(jī)綜合設(shè)計(jì)實(shí)用教程M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，.本書(shū)通過(guò)不同的實(shí)際案例，從不同的側(cè)重點(diǎn)介紹了單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、中斷系統(tǒng)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串口、系統(tǒng)擴(kuò)展及實(shí)用I/0（輸入/輸出）接口技術(shù)等基本原理及實(shí)際應(yīng)用。6 徐愛(ài)鈞編著.KeilC51單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言應(yīng)用編程與實(shí)踐M北京：電子工業(yè)出版社，.本書(shū)詳

6、細(xì)介紹了版本的KeilC51編譯器和Vision4的強(qiáng)大功能和具體使用方法，完整地介紹了最新版本C51編譯器控制命令，給出了全部C51運(yùn)行庫(kù)函數(shù)及其應(yīng)用范例，闡述了Vision4新增加的各種功能和應(yīng)用方法，包括軟件模擬調(diào)試和硬件目標(biāo)板實(shí)時(shí)在線仿真。7 王春陽(yáng)主編單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真與開(kāi)發(fā)技術(shù)M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，.本書(shū)介紹了單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、單片機(jī)前道電路的設(shè)計(jì)、單片機(jī)人機(jī)交換界面電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)后道電路的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。仿真篇介紹了基于偉福仿真器的單片機(jī)硬件仿真、基于Keil單片機(jī)軟件仿真、基于PROTEUS片機(jī)軟件仿真。開(kāi)發(fā)篇介紹了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)以及10個(gè)典型開(kāi)發(fā)案例。三、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀20

7、世紀(jì)是電力電子變頻技術(shù)由誕生到發(fā)展的一個(gè)全盛時(shí)代。最初的交流變頻調(diào)速理論誕生于20世紀(jì)20年代，直到60年代，由于電力電子器件的發(fā)展，才促進(jìn)了變頻調(diào)速技術(shù)向?qū)嵱梅较虬l(fā)展。70年代席卷工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的石油危機(jī)，促使他們投入大量的人力、物力、財(cái)力、去研究高效率的變頻器，使變頻調(diào)速技術(shù)有了很大的發(fā)展并得到推廣應(yīng)用。80年代，變頻調(diào)速已產(chǎn)品化，性能也不斷提高，發(fā)揮了交流調(diào)速的優(yōu)越性，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)各部門(mén)，并且部分取代了直流調(diào)速。進(jìn)入90年代，由于新型電力電子器件如IGBT（絕緣柵雙極晶體管InsolatedGateBipolarTransistor），IGCT（集成門(mén)極換向型晶閘管Integrated

8、GateCommutatedThyristor）等的發(fā)展及性能的提高、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，如由16位機(jī)發(fā)展到32位機(jī)以及DSP（數(shù)字信號(hào)處理器Digitalsignalprocessor）的誕生和發(fā)展等以及先進(jìn)控制理論和技術(shù)的完善和發(fā)展（如磁場(chǎng)定向矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制）等原因,極大地提高了變頻調(diào)速的技術(shù)性能，促進(jìn)了變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，使變頻器在調(diào)速范圍、驅(qū)動(dòng)能力、調(diào)速精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、輸出性能、功率因數(shù)、運(yùn)行效率及使用的方便性等方面大大超過(guò)了其它常規(guī)交流調(diào)速方式，其性能指標(biāo)也超過(guò)了直流調(diào)速系統(tǒng)，達(dá)到取代直流調(diào)速系統(tǒng)的地步。目前，交流變頻調(diào)速以其優(yōu)越的性能而深受各行業(yè)的普遍歡迎，在電力、軋鋼、造紙

9、、化工、水泥、煤炭、紡織、鐵路、食品、船舶、機(jī)床等傳統(tǒng)工業(yè)的改造中和航天航空等新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用中無(wú)不看到變頻調(diào)速技術(shù)的蹤影，變頻調(diào)速技術(shù)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在國(guó)家“八五”科技攻關(guān)計(jì)劃中，交流調(diào)速技術(shù)被列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。在“九五”計(jì)劃中，交流調(diào)速及相關(guān)技術(shù)也受到重視。但是我國(guó)電力半導(dǎo)體器件雖然經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，總體水平仍然很低，幾乎不具備新產(chǎn)品的獨(dú)立開(kāi)發(fā)能力。IGBT、GTO器件的生產(chǎn)雖引進(jìn)了國(guó)外技術(shù)，但一直未形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，變頻器產(chǎn)品所用半導(dǎo)體功率器件的制造也幾乎是空白，這在一定程度上影響了變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。從總體上看我國(guó)電氣傳動(dòng)的技術(shù)水平較國(guó)際先進(jìn)水平差距10-15年。在大功率交

10、-交變頻技術(shù)、無(wú)換向器電機(jī)等方面，國(guó)內(nèi)雖然有少數(shù)科研單位有能力制造，但在數(shù)字化及系統(tǒng)可靠性方面與國(guó)外相比，還有相當(dāng)差距。在中小功率變頻技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)幾乎所有的產(chǎn)品都是采用普通V/F控制，僅有少量樣機(jī)采用矢量控制，品種與質(zhì)量還不能滿足市場(chǎng)需要，只能靠大量進(jìn)口產(chǎn)品滿足需求。四、設(shè)計(jì)思路和內(nèi)容以單片機(jī)為控制器，利用電力電子變換技術(shù)設(shè)計(jì)變頻裝置控制三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)速度連續(xù)可調(diào)，并對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行測(cè)量，電機(jī)的速度要能跟隨控制的要求可調(diào)。課題研究主要內(nèi)容具體如下：1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括主電路設(shè)計(jì)和控制電路的設(shè)計(jì)，控制面板和單片機(jī)的I/O接口電路的設(shè)計(jì)，控制信號(hào)電路和速度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)。2、軟件部分設(shè)計(jì)：包

11、括系統(tǒng)程序流程圖和程序清單。3、系統(tǒng)調(diào)試：在硬、軟件設(shè)計(jì)好的前提下，進(jìn)行模擬系統(tǒng)安裝、調(diào)試并改進(jìn)，直到達(dá)到控制要求為止。4、完成畢業(yè)設(shè)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)。五、論文提綱刖言第一章緒論課題研究背景變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r研究的目的和意義課題研究的內(nèi)容第二章變頻調(diào)速的原理2. 1變頻調(diào)速關(guān)鍵控制技術(shù)及其發(fā)展2. 2變頻調(diào)速的原理第三章方案選擇3. 1主控CPU勺選擇3. 2調(diào)速方案選擇第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)差頻率控制原理及調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)PWM空制信號(hào)的產(chǎn)生及變換器的設(shè)計(jì)光電隔離及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)故障檢測(cè)及保護(hù)電路設(shè)計(jì)模擬量輸入通道的設(shè)計(jì)顯示電路的設(shè)計(jì)第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主程序設(shè)計(jì)

12、部分子程序第六章系統(tǒng)測(cè)試與分析結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)附錄一程序附錄二電路原理圖附錄三元器件清單附錄四實(shí)物效果圖六、進(jìn)度安排序號(hào)設(shè)計(jì)各階段名稱(chēng)日期（教學(xué)周）1.下發(fā)任務(wù)書(shū)，查閱收集課題相關(guān)資料，調(diào)研分析確定開(kāi)題，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告及中英譯文3. 編寫(xiě)論文提綱，確定設(shè)計(jì)方案，搭建硬件平臺(tái)4. 使用相關(guān)軟件，編寫(xiě)程序和仿真調(diào)試，撰寫(xiě)論文5. 中期檢查，根據(jù)指導(dǎo)教師提出意見(jiàn)修改6. 確定論文初稿7. 論文答辯，完成論文終稿打印和資料歸檔如需要論文和實(shí)物七、參考文獻(xiàn)1 王曉明.電氣傳動(dòng)的微機(jī)控制北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19992 張毅剛彭喜元.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20013 黃俊.電力電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19974 天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所.電氣傳動(dòng)自動(dòng)化手冊(cè).天津，2001李崇堅(jiān).大功率交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的研究.電力電子.2010/01馬良河.交流電機(jī)變頻調(diào)速性能試驗(yàn)系統(tǒng)的研究.電機(jī)與控制應(yīng).2010/017 大功率交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的研究李崇堅(jiān)中國(guó)工程科學(xué)2009/05125678 陳伯時(shí).異步電動(dòng)機(jī)的變壓變頻調(diào)速原理和穩(wěn)態(tài)特性.變頻