基于單片控制的交流調速設計研究

李圣斐

摘 要：隨著電力電子技術、工業科技的增強，基于單片控制技術的交流電機變頻調速系統日趨完善。現代化技術，電力電子技術的發展不斷的促進電子交流調速設計的發展，現代交流調速設計的發展引領著電力的發展。本文先介紹了交流調速設計的概念，然后詳細介紹了交流調速系統的技術難點，在實際應用中體現它的價值，促進工業的發展。

關鍵詞：單片控制；交流調速；變頻器

交流調速技術誕生于19 世紀，但是交流調速技術的性能還不完善，不如直流調速技術性能能優越，因此，直流調速技術一直是電氣傳動領域的主力軍。直到在20世紀50年代中期，晶體管的發現，使電子電力實現了革命性的變化。晶體原件體積小，質量輕，耐磨耐用等優點，半導體等晶體的應用使電機調速所需的裝備得以在實踐中應用。這一革命性的發現和應用，使得交流調速技術得以推廣和應用。70年代來，隨著科技的進步，集成電路等電子設備的開發和應用，為交流調速技術的發展開闊了空間，促進了各種類型的交流調速系統的飛速發展，其中單片控制的交流調速設計越來越受到人們的關注，將微處理器取代模擬電路作為電動機的控制器，更簡單，方便。使交流調速技術的發展又向前邁了一大步。

1交流調速設計概述

交流調速系統是指以交流電動機作為電能，機械能的轉換裝置，并對其進行控制以產生我們所需要的轉速的一種電力拖動系統。交流調速設計相比于直流調速設計更加簡單，堅固耐用，易于運行，維護維修簡單方便，慣性小等特點。隨著科學技術的進步，科技的發展，微電子技術的廣泛應用。我們致力于將微電子技術與交流調速系統結合，使交流調速系統由微電路控制，使交流調速系統調速范圍擴大，系統更加穩定更加精確，動態響應更加迅速，以便使交流調速系統更加方便的應用于生活。

2交流調速系統的組成和技術難點

2.1交流變頻電機

交流變頻電機是指通過調節交流電的頻率來調節電機轉速。它是一種為變頻驅動器而設計的變頻調速電機。它的絕緣材料采用的是可以抵抗變頻器諧波突波的特殊材料，采用特殊的電磁設計以及結構設計。跟普通交流電機相比具有調速范圍寬，低速力矩大，低速，高速都可以長期運行的特點。交流電機分異步電機和同步電機，相對于異步電機，同步電機有功率因數高、變頻容量小、動態性能好等特點，所以在我國，很多大功率的變頻調速用同步電機。

2.2電力電子變頻器

隨著電力電子技術和微電子技術的迅猛發展，變頻調速技術也取得了飛速的發展，人們根據自己的生產生活需求，產生了各種不同性能的變頻調速裝置。電力電子變頻器分為交-交變頻器和交-直-交變頻器，其中交-直-交變頻器又分為電壓源型和電流源型。

交-交變頻器直接把恒壓恒頻（簡稱CVCF）的交流電源變換成變壓變頻（簡稱VVVF）的交流電源。交-交變頻器分為兩種形式：整流器組合式和矩陣式。常用的交-交變頻器輸出的每一相都是一個由正，反兩組晶閘管課控整流裝置反并聯的可逆線路，也就是說，每一相都相當于一套直流可逆調速系統的反并聯可逆線路。矩陣式交-交變頻器控制復雜，結構緊湊，效率高。并且它的輸入相電流相位可控，能夠實現功率因數為1或超前的功率因數。最主要的可以實現能量的雙流動性，便于電動機實現四象限運行。見圖1。

交-直-交變頻器是指先將工頻交流電源通過整流器變換成直流，再通過逆變器變換成可控頻率和電壓的交流。交-直-交變頻器根據調壓方式可分為PAM和PWM型，根據直流側電源形式分為電壓源型和電流源型。根據換流電路的不同分為串聯電感式，串聯二極管式和帶輔助晶閘管式。最后根據晶閘管通電時間的不同分為180度導電型和120度導電型。交-直-交變頻器與傳統的半可控晶閘管器件相比，采用自關斷電力半導體器件的電氣傳動裝置。可以節約原材料，結構簡單，體積小，重量輕，功率因數高，諧波污染小等優點。更好的應用于生產生活。見圖2。

2.3調速控制系統

電機的調速是指通過不同的電氣控制系統對直流電機和交流電機進行控制，使其物出軸的轉速連續而任意的變化。它課分為直流調速和交流調速。交流電機磁場定向控制理論于20世紀70年代出現，隨后又提出交流電機直接轉矩控制，這些理論使調速控制系統得到了很好的發展。性能遠遠高于直流調速系統。但是國內對于同步調速電機的研究還有很大差距，大多研究異步電機，對于這方面還有很多空白。交流調速系統結構簡單，價格低廉，運行可靠。廣泛應用于電機傳動系統中。

3實際應用

隨著科技的進步，技術的發展，單片控制的交流調速系統不斷的在電力方面得到應用，交流變頻電機的應用，使性能更加穩定，交-交變頻器和交-直-交變頻器各有各自的優缺點，完善了我們的電力系統，使我們的電力系統得到突飛猛進的發展。在實踐中不斷改進和完善，單片控制的交流調速系統將使我們的生活更加方便快捷。

4結語

單片控制的交流調速系統的發展不斷的給電力電子器件提出新的要求。電力電子器件的發展不斷滿足交流調速的要求.一代電力電子器件帶來一代變頻調速裝置，性能/價格比一代高過一代。在人類社會進入信息化時代后，電力電子技術連同計算機技術是2I世紀重要的兩犬技術。

參考文獻：

[l]陳堅.電力電子學[M].北京：高等教育出版杜，2002.

[2]陳伯時，陳敏遜.交流調速系統[M].北京：機械工業出版社，I998.

[3]陳堅.交流電機的數學模型及調速系統[M].北京：國防工業出版社，1989.

[4]李華德.交流調速控制系統[M].北京：電于工業出版社，2004.endprint