高性能小功率工业变频器开发平台的研究

摘要

在能源日益紧张的今天，变频调速得到越来越广泛的应用。开发软、硬件结构良好，具有变频器基本功能的开发平台，可为针对不同工业环境的专用变频器开发打下基础。 本文首先总结实验平台软件开发的实践经验，介绍程序模块化的理念和方法，以及控制系统数字化中的问题，包括数据格式、数字滤波、数字PI的实现及“虚拟示波器”程序设计等。 变频器V/F控制是一种广泛应用的方案，是进一步开发高性能变频器的基础。本文分析了SVPWM的原理，实现方法及仿真模型，并在平台上实现了V/F控制。文中介绍了逆变主电路、驱动电路、检测电路和通讯接口等硬件电路的原理与设计。 通用变频器采用二极管不控制整流，产生大量谐波和无功电流，给供电电网造成的“电力公害”，双PWM交-直-交变频器是较好的解决方案。采用PWM整流器可抑制谐波并将功率因数提高到1。采用跟踪指令电压矢量、直接电流控制电压型PWM整流器，是比较成功的一种控制方案。本文介绍了它的数学模型、控制方程及PI参数的工程化设计，并给出了主电路电感和电容计算依据。在PWM整流器的PI调节器设计中，引入变参数PI控制策略，解决了稳定性和快速性的矛盾。文中给出了仿真及实验结果。PWM整流器可稳定工作在超前、滞后、单位功率因数状态。 适应控制系统数字化、网络化趋势，编制了手持控制器中文液晶菜单、手持控制器及一台或多台变频器总线通讯程序。手持控制器实现了变频器的控制及运行状态实时显示。本文中介绍了采用的通讯协议，总结了串行通讯软件特点和结构，以及软、硬件抗干扰措施。系统实际运行良好。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

第二章开发平台软件的模块化设计

第三章三相SVPWM逆变器的原理和实现

第四章电压型PWM整流器原理与实现

第五章总线通讯和手持控制器的设计与实现

第六章总结和展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢