51单片机异步电动机变频调速系统设计(2)

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3.7电压空间矢量的特点 9

3.8 异步电机的模型 9

第四章系统的硬件设计 11

4.1 系统工作原理 11

4.2 主电路的设计 11

4.3 光电隔离电路 14

4.4 过压保护电路 15

4.5 8051控制电路 16

4.6 人机接口电路 16

第五章系统的软件设计 17

5.1 单片机程序设计 17

结论 22

参考文献 23

致谢 24

第一章绪论

直流电动机因有较好的调速特性使得其应用十分广泛,但是其电刷和换向器会造成其的可靠程度和精度造成影响，以至于对电动机的使用时间，换相产生的花火容易对四周造成无线干扰，我们所要注意的是使用换向装置容易让其结构更加的复杂化。直流电机和矢量控制所具有的控制系统十分的相似,主要是将定子电流分为两个部分分别为转矩电流与励磁电流。矢量控制的异步电机具有以下优点.。

与传统的直流电动机进行对比，异步电机本身拥有的优点如下：

（1）再调速时具有很宽的调速范围，并且很容易对其进行控制。

（2）把通电绕组置于定子上时，这样有利于散热，并且采取永磁体励磁的转子具有高的功率因素，低的发热和损耗并且有很高的效率。

（3）性能是非常可靠的，可以长时间使用极少需要维护。

因此，结合《国家“十三五”发展规划》和《中国制造2025》时代的特点，我国国情电机发展趋势，矢量控制技术已经成为电机控制领域研究的热点。总的来讲，其应用可概括为三大主要类型:

恒定负载:主要针对转速控制领域要求不高的场所，比如电风扇、吹风机、剃须刀和窗帘升降梯等，这类成本较低和控制方式简单（开环控制）。

变负载:主要针对特殊对转速范围具有要求的变换场所，并且对电机转速的动态稳定性具有很高的要求，比如空气压缩机、电动车、绞肉机等等，这类控制系统成本较高对其其动静稳定性具有很高的要求。

定位领域:主要针对转速动态稳定性和转矩鲁棒性有较高要求的场所，如光电同步设备、机械手、航拍航模、无人机等领域，这一类控制系统的要求精度成本也是不低的。

其发展历程为:1971年由西门子有限公司对异步电机的定向控制进行研究,门极可关断晶闸管GTO和大功率双极型晶体管GTR则是六十年代诞生。到了八十年代后期，到了八九十年代欧洲大量的会议和论坛对异步电机进行不断的学术研究和探讨,但是有位置控制的异步电机在特定工作情况下对其应用带来十分巨大的限制,因而在变频控制领域中,寻去更好的无位置控制成为其技术探讨的主要问题,1990年左右矢量控制技术得到了巨大的发展,主要原因是电子元气的极大发展，利用适量调速对交流电机进行控制，这样所具有的效果与直流电机调速特性很类似。其中IGBT的出现于应用极大地推动了电力电子技术的发展，给矢量调速系统奠定了基础。与此同时，高性能的控制芯片开始出现，进一步推动了交流调速的发展。尤其是以DSP为代表的高性能处理器的应用，加上现代控制理论的发展，使得无速度矢量控制成为可能。