基于单片控制的交流调速设计研究

李圣斐

摘 要：随着电力电子技术、工业科技的增强，基于单片控制技术的交流电机变频调速系统日趋完善。现代化技术，电力电子技术的发展不断的促进电子交流调速设计的发展，现代交流调速设计的发展引领着电力的发展。本文先介绍了交流调速设计的概念，然后详细介绍了交流调速系统的技术难点，在实际应用中体现它的价值，促进工业的发展。

关键词：单片控制；交流调速；变频器

交流调速技术诞生于19 世纪，但是交流调速技术的性能还不完善，不如直流调速技术性能能优越，因此，直流调速技术一直是电气传动领域的主力军。直到在20世纪50年代中期，晶体管的发现，使电子电力实现了革命性的变化。晶体原件体积小，质量轻，耐磨耐用等优点，半导体等晶体的应用使电机调速所需的装备得以在实践中应用。这一革命性的发现和应用，使得交流调速技术得以推广和应用。70年代来，随着科技的进步，集成电路等电子设备的开发和应用，为交流调速技术的发展开阔了空间，促进了各种类型的交流调速系统的飞速发展，其中单片控制的交流调速设计越来越受到人们的关注，将微处理器取代模拟电路作为电动机的控制器，更简单，方便。使交流调速技术的发展又向前迈了一大步。

1交流调速设计概述

交流调速系统是指以交流电动机作为电能，机械能的转换装置，并对其进行控制以产生我们所需要的转速的一种电力拖动系统。交流调速设计相比于直流调速设计更加简单，坚固耐用，易于运行，维护维修简单方便，惯性小等特点。随着科学技术的进步，科技的发展，微电子技术的广泛应用。我们致力于将微电子技术与交流调速系统结合，使交流调速系统由微电路控制，使交流调速系统调速范围扩大，系统更加稳定更加精确，动态响应更加迅速，以便使交流调速系统更加方便的应用于生活。

2交流调速系统的组成和技术难点

2.1交流变频电机

交流变频电机是指通过调节交流电的频率来调节电机转速。它是一种为变频驱动器而设计的变频调速电机。它的绝缘材料采用的是可以抵抗变频器谐波突波的特殊材料，采用特殊的电磁设计以及结构设计。跟普通交流电机相比具有调速范围宽，低速力矩大，低速，高速都可以长期运行的特点。交流电机分异步电机和同步电机，相对于异步电机，同步电机有功率因数高、变频容量小、动态性能好等特点，所以在我国，很多大功率的变频调速用同步电机。

2.2电力电子变频器

随着电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，变频调速技术也取得了飞速的发展，人们根据自己的生产生活需求，产生了各种不同性能的变频调速装置。电力电子变频器分为交-交变频器和交-直-交变频器，其中交-直-交变频器又分为电压源型和电流源型。

交-交变频器直接把恒压恒频（简称CVCF）的交流电源变换成变压变频（简称VVVF）的交流电源。交-交变频器分为两种形式：整流器组合式和矩阵式。常用的交-交变频器输出的每一相都是一个由正，反两组晶闸管课控整流装置反并联的可逆线路，也就是说，每一相都相当于一套直流可逆调速系统的反并联可逆线路。矩阵式交-交变频器控制复杂，结构紧凑，效率高。并且它的输入相电流相位可控，能够实现功率因数为1或超前的功率因数。最主要的可以实现能量的双流动性，便于电动机实现四象限运行。见图1。

交-直-交變频器是指先将工频交流电源通过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流。交-直-交变频器根据调压方式可分为PAM和PWM型，根据直流侧电源形式分为电压源型和电流源型。根据换流电路的不同分为串联电感式，串联二极管式和带辅助晶闸管式。最后根据晶闸管通电时间的不同分为180度导电型和120度导电型。交-直-交变频器与传统的半可控晶闸管器件相比，采用自关断电力半导体器件的电气传动装置。可以节约原材料，结构简单，体积小，重量轻，功率因数高，谐波污染小等优点。更好的应用于生产生活。见图2。

2.3调速控制系统

电机的调速是指通过不同的电气控制系统对直流电机和交流电机进行控制，使其物出轴的转速连续而任意的变化。它课分为直流调速和交流调速。交流电机磁场定向控制理论于20世纪70年代出现，随后又提出交流电机直接转矩控制，这些理论使调速控制系统得到了很好的发展。性能远远高于直流调速系统。但是国内对于同步调速电机的研究还有很大差距，大多研究异步电机，对于这方面还有很多空白。交流调速系统结构简单，价格低廉，运行可靠。广泛应用于电机传动系统中。

3实际应用

随着科技的进步，技术的发展，单片控制的交流调速系统不断的在电力方面得到应用，交流变频电机的应用，使性能更加稳定，交-交变频器和交-直-交变频器各有各自的优缺点，完善了我们的电力系统，使我们的电力系统得到突飞猛进的发展。在实践中不断改进和完善，单片控制的交流调速系统将使我们的生活更加方便快捷。

4结语

单片控制的交流调速系统的发展不断的给电力电子器件提出新的要求。电力电子器件的发展不断满足交流调速的要求.一代电力电子器件带来一代变频调速装置，性能/价格比一代高过一代。在人类社会进入信息化时代后，电力电子技术连同计算机技术是2I世纪重要的两犬技术。

参考文献：

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[4]李华德.交流调速控制系统[M].北京：电于工业出版社，2004.