PLC控制技术

哈尔滨远东理工学院学士学位论文题目：IGBT串联分压高压变频器的设计姓名：黄义磊分院：机器人学院专业：电气工程及其自动化学号：11160120指导教师：张铖瑶二0一五年五月二十九日哈尔滨远东理工学院毕业设计任务书学生姓名黄义磊分院机器人学院专业、班级电气工程及其自动化1班指导教师姓名张铖瑶职称助教从事专业微电子是否外聘□是否题目名称IGBT串联分压高压变频器的设计一、设计目的、意义目前，在世界上交流电动机的传动领域，变频调速技术的运用已比较成熟，尤其是在低压变频调速技术方面，但在高压变频调速技术方面，由于组成变频器的功率器件耐压能力所限，也就造成了现在高压变频器不像低压变频器那样具有成熟的、一致性的拓扑结构。现阶段高压变频器多采用IGBT作为功率开关器件，对比于GTR和MOSFET，IGBT具有明显的优势。IGBT串联均压技术是当下高压变频器研究的热点方向之一，对于节能减排、提高效率具有重要意义。二、设计内容、技术要求1.回顾高压变频器的发展历程，了解全世界高压变频器发展的大方向。引出了基于IGBT串联均压技术的高压变频器。2.介绍IGBT阻容二极管有源箝位控制方式的电路设计，详细讲述该控制电路的工作原理。在PSpice环境下，实现对IGBT阻容二极管有源箝位串联均压技术的仿真研究，通过仿真验证该均压策略在IGBT串联时所产生的动态及静态电压尖峰均起到了抑制效果。3．分析高压变频器矢量控制的数学模型及波形的数学推导，讲述矢量控制方法。在Matlab/simulink环境下，实现对高压变频器矢量控制仿真模型的搭建，通过大量的仿真实验验证基于矢量控制的高压变频器具有良好的输出特性。4.结合实验系统要求，选择该系统所需要的器件，做好整个系统的硬件及软件搭建，并调试。5．对实验结果进行研究和分析，介绍目前为止该实验系统的工作状况及遇见的一些问题。三、设计完成后应提交的成果本课题需要利用控制芯片，采用矢量控制策略，搭建一台实验样机，功率部分采用IGBT栅极侧有源均压的方式，最终达到该系统矢量控制的控制精度高、功率模块串联IGBT均压特性良好的目的。四、设计进度安排2014年11月10日-2014年11月14日：学生网上选题、教师网上录取学生。2014年11月17日-2014年12月21日：指导老师下达任务，学生收集资料，撰写并提交开题报告，列出论文大纲。2015年03月09日-2015年03月31日：制定、论证可行方案，进行硬件设计，撰写论文初稿。2015年04月01日-2015年04月30日：对设计进行验证、调试，并完成论文二稿。2015年05月01日-2015年05月30日：确定终稿，按规定对论文排版、输出和装订，准备论文答辩。五、主要参考资料1、邓云天，齐亮.大容量高压变频器的发展[J].装备机械,2011.2、朱思国.6kW-900kW功率单元级联型高压变频器的研制[D].湖南:湖南大学,2007.3、林尧.高压变频技术发展现状及均势[J].装备机型,2013.4、刘胜，彭侠夫.现代伺服系统设计[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2011.5、徐浦荣.高压变频器的分类和比较[J].电工技术杂志,2011.六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日哈尔滨远东理工学院学士学位论文-I-摘要当今在工矿企业中，电动机是应用最广、数量最多的电气设备之一，电动机的运动及控制与企业的产品质量和效益密切相关。由于我国元器件工业落后，还不能生产高压IGBT，西方国家仍对中国实行技术封锁。比如6500VIGBT仍不向中国出口，且不论其价格不菲。在直接串联技术选用什么样的功率开关器件对决定变频器的性价比至关重要。交流变频调速技术是电力电子技术、微电子技术、控制技术高度发展的产物。变频调速的主要工作原理是：通过微电子器件、电力电子器件和控制技术，将供给电机定子的工频交流电源经过二极管整流成直流，再由GTR、IGBT、IGCT等逆变为频率可调的交流电源，此电源再拖动电机和负载。IGBT是一种易于实现通断的大功率的电子器件。利用它这一特点，可以方便将直流调制成等幅宽频可调的矩形脉冲串，可逆变的多种不同频率的正弦波。完全由模拟电路产生法的控制电路要实现调频、调压都离不开CPU、EPROM、A/D、D/A转换器等外围硬件电路。所以该电路复杂、器件分散性大、可靠性差。而用专用集成芯片产生法的优点是电路集成度高、可靠性高，缺点是无法全面实现对系统的反馈控制、监视管理和保护工作。软硬件结合系统生成PWM波形法具有以上方法的优点，利于工程上实现控制。进而通过实验来选择适合IGBT高压变频器的集成电路，从而设计出来工作效益比较理想的IGBT高压变频器，最后通过现实生活的中实际案例，来证明了此次研究成功的重要性，不管是对经济的发展，能源利用的最大化都有一定的帮助。关键词：IGBT；PWM；变频哈尔滨远东理工学院学士学位论文-II-AbstractTodayinindustrialandminingenterprises,themotorisoneofthemostwidelyusedandthelargestnumberofelectricalequipment,themovementofthemotorandcontroliscloselyrelatedtotheenterpriseproductqualityandefficiency.DuetothebackwardcomponentsindustryinChina,alsocan'tproducehighvoltageIGBT,westerncountriesstillpracticethetechnologyblockadetoChina.Suchas6500vIGBTisstillnottoexporttoChina,andregardlessoftheirexpensive.Chooseintandemtechnologydirectlytodecidewhatkindofpowerswitchingdevicesisveryimportantfortheratiooffrequencyconverter.Acfrequencyconversionspeedregulationtechnologyisthepowerelectronictechnology,microelectronicstechnology,controltechnology,theproductofhighlydeveloped.Themainworkingprincipleoffrequencycontrolofmotorspeedis:throughmicroelectronicdevices,powerelectronicsandcontroltechnology,thesupplyofmotorstatorpowerfrequencyacpowerafteradioderectifierdc,againbyGTR,IGBT,IGCTinverterforadjustablefrequencyacpower,theswitchingpowersupplyandthendragthemotorandload.IGBTisakindofeasytoimplementonandoffthehighpowerelectronicdevices.Usingthisfeature,itcanbemadeintocontinuousdcbroadbandadjustablerectangularpulsesequence,canbeavarietyofdifferentfrequencysinewaveinverter.FullcontrolcircuitisproducedbytheanalogcircuitmethodtorealizeFM,cannotleavetheCPUvoltageregulator,EPROM,A/DandD/Aconverterperipheralhardwarecircuit.Sothecircuitiscomplex,largedispersiondevice,poorreliability.Whilecreatingamethodusingspecialintegratedchiphastheadvantageofhighintegration,highreliability,circuitfaultisunabletofullyrealizethefeedbackcontrolofthesystem,monitoring,managementandprotectionwork.CombinationofhardwareandsoftwaresystemtogeneratethePWMwaveformmethodhastheadvantagesoftheabovemethodstocontrolengineering.AndthenthroughtheexperimenttochoosesuitableforintegratedcircuitofIGBTconverter,thusdesignedworkbenefitsidealIGBTconverter,finallythroughtheactualcaseinreallife,toprovetheimportanceofthestudysuccessfulbothonthedevelopmentofeconomy,maximizetheuseofenergyhascertainhelp.Keywords：IGBT;PWM;Frequencyconversion哈尔滨远东理工学院学士学位论文-III-目录摘要..............................................................................................................................................IAbstract.........................................................................................................................................II第1章绪论...............................................................................................................................11.1课题背景..........................................................................................................................11.2目的和意义......................................................................................................................11.3国内外发展现状..............................................................................................................21.4本文主要内容..................................................................................................................2第2