基于PIC和CPLD的变频器设计

1、基于基于PIC和和CPLD的变频器设计的变频器设计 姓名：姓名：XXX 学号：学号：0000000000 指导教师：指导教师：XXX报告内容报告内容1研究背景、意义及现状研究背景、意义及现状2主要研究内容及系统框图主要研究内容及系统框图3初步工作方案初步工作方案45一、研究背景、意义及现状1.背景背景随着新型电力电子器件的开发与应用，和现代随着新型电力电子器件的开发与应用，和现代控制理论的发展和计算机技术的结合应用，交控制理论的发展和计算机技术的结合应用，交流调速也变得越来越重要，而变频调速作为其流调速也变得越来越重要，而变频调速作为其中的重要部分，和单片机程序的结合则带来了中的重要部分，和单

2、片机程序的结合则带来了更大的调速便利与快捷。配合适当的软件进行更大的调速便利与快捷。配合适当的软件进行调速，会更快更好地实现调速效果。并且在社调速，会更快更好地实现调速效果。并且在社会发展的大趋势下，软件与硬件的结合应用会会发展的大趋势下，软件与硬件的结合应用会越来越密切。越来越密切。一、研究背景、意义及现状2.意义：意义：目前，变频调速已经成为异步电动机最主要的调速方式，目前，变频调速已经成为异步电动机最主要的调速方式，在很多领域都得到了广泛的应用：而且随着一些新的交流在很多领域都得到了广泛的应用：而且随着一些新的交流电机调速理论的产生（如：矢量控制和直接转矩控制）和电机调速理论的产生（如：

3、矢量控制和直接转矩控制）和现代电力电子技术（现代电力电子技术（IGBT、IPM、PIC）以及高效的处理）以及高效的处理器（器（DSP）等相关技术的发展，它将在很长一段时间内主）等相关技术的发展，它将在很长一段时间内主导电气传动领域，并向更高性能、更大容量以及智能化方导电气传动领域，并向更高性能、更大容量以及智能化方向发展。向发展。 一、研究背景、意义及现状3.国内外现状：国内外现状：经过近三十年的发展，交流调速电气传动已上升为电器调速经过近三十年的发展，交流调速电气传动已上升为电器调速的主流，正在越来越广泛的领域取代传统的直流调速传动。的主流，正在越来越广泛的领域取代传统的直流调速传动。其中变

4、频调速是交流电机调速中发展最快、最活跃的一支。其中变频调速是交流电机调速中发展最快、最活跃的一支。它以优越的调速和起动制动性能，高效率、高功率因数和节它以优越的调速和起动制动性能，高效率、高功率因数和节电效果及其他许多优点而被国内外认为最有发展前途的调速电效果及其他许多优点而被国内外认为最有发展前途的调速方式，成为现代调速传动的主流。我国变频调速技术的应用，方式，成为现代调速传动的主流。我国变频调速技术的应用，是一个由实验到实用，由辅助系统到生产装置，由考虑节能是一个由实验到实用，由辅助系统到生产装置，由考虑节能到全面改善工艺水平，由开环手动控制到闭环自动控制，由到全面改善工艺水平，由开环手动

5、控制到闭环自动控制，由低压中小容量到高压大容量的过程。低压中小容量到高压大容量的过程。二、主要研究内容及系统框图1.设计基于PIC和CPLD变频器主电路2.设计基于PIC和CPLD变频器控制电路3.编制基于PIC和CPLD变频器软件4.绘制电路原理图和印刷版图。5.硬件和软件的调试并进行实际应用。二、主要研究内容及系统框图供电电源整流电路滤波电路 逆变 电路 电机能耗制动保护电路主电路系统框图二、主要研究内容及系统框图控制给定电压ADPIC18F622CPLD键盘EPROM液晶光 耦 隔 离驱 动 电 路逆变负载控制电路系统框图三、初步工作方案三、初步工作方案1.确定整流电路的结构选择电容滤波

6、的选择电容滤波的三相桥式三相桥式不可不可控控整流电路整流电路，因为不需要整流，因为不需要整流电路进行调压，所以选择结构电路进行调压，所以选择结构较为简单且无高频谐波分量，较为简单且无高频谐波分量，比较适用于本次设计。比较适用于本次设计。三、初步工作方案三、初步工作方案2.确定逆变电路的结构逆变电路采用的逆变电路采用的IGBT-IPM构成的三构成的三相逆变电路，提高系相逆变电路，提高系统的可靠性。统的可靠性。三、初步工作方案三、初步工作方案3.编写PIC单片机和CPLD的程序l控制电路作为交流电机变频调速系统的核心部分，在影响整个系统的性能控制电路作为交流电机变频调速系统的核心部分，在影响整个系

7、统的性能 方面占有极其重要的地位，而控制系统的性能又取决于其运算速度和控制方面占有极其重要的地位，而控制系统的性能又取决于其运算速度和控制精度。这样，对精度。这样，对PIC单片机和单片机和CPLD的编写就显得尤为重要。的编写就显得尤为重要。l可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器/现场可编程门阵列现场可编程门阵列CPLD/FPGA可以用可以用Verilog HDL（非常高速集成电路硬件描述语言）进行设计开发，非常高速集成电路硬件描述语言）进行设计开发，PIC单片机用其编辑器单片机用其编辑器和仿真器进行编写和运行。焊接前分配管脚，与电路各部分相连。和仿真器进行编写和运行。焊接前分配管脚，与电路各部分相

8、连。l在控制电路与主电路的实际焊接过程中，还要设计一个隔离电路，采用光在控制电路与主电路的实际焊接过程中，还要设计一个隔离电路，采用光电耦合电路，防止电压峰值过高，进入单片机之后将其烧毁。这样不但保电耦合电路，防止电压峰值过高，进入单片机之后将其烧毁。这样不但保护了护了PIC单片机，还能提高系统的可靠性。单片机，还能提高系统的可靠性。 三、初步工作方案三、初步工作方案4.进行实物调试 在控制电路的程序编写和测试成功之后，焊接电路，在控制电路的程序编写和测试成功之后，焊接电路，然后进行实物调试，观察现象是否能够达到调速要求。然后进行实物调试，观察现象是否能够达到调速要求。 1-2周：查阅资料，准

9、备开题。3-5周：对基于PIC和CPLD变频器各部分电路，包括主电路、控制电路等部分进行深入研究，了解其应用原理。6-7周：绘制基于PIC和CPLD设计的变频器的电路原理图和印制板图。8-10周：编写变频器的PIC和CPLD的程序。11-13周：焊接电路，进行电路调试，发现错误，解决问题，保证能够长期有效地稳定工作。将电路带电机负载运行，观察调速情况是否达标，并进行改正和调试。14-15周：撰写毕业设计论文，进行毕业答辩。1 韩军，周镜平. 基于PIC单片机的直流电机控制器研究J.制造业自动化，2011-1（2）:147-149.2 王文博，张涛，蒯多杰. 基于单片机和CPLD的无刷直流电机系统J.仪表技术与传感器，2013(6):46-48.3 韦建德. 基于可编程逻辑控制器和变频器控制的玻璃丝网印刷系统J.电机与控制应用，2011，38(3):62-65.4 迟恒. IGBT和IPM发展趋势及原理介绍J.通讯世界，2016.06（12）:211.5 E.B.Aga