SPWM变频调速系统设计方案

PAGE课程设计名称：《电力拖动自动掌握系统—运动掌握系统》课程设计题目：SPWM变频调速系统设计专业:自动化课程设计任务书一、设计题目SＰＷM变频调速系统设计设计任务１）要求采纳SＰＷM掌握方式，整个系统要求采纳双闭环系统。2）设计思路清楚，给出整体设计框图;3)单元电路设计，给出简略设计思路和电路；4）分析各部分电路的工作原理,给出必要的波形分析.5)绘制总电路图,写出设计报告；三、设计计划１．主电路只有一个可控的功率环节，简化结构。2。使用了不行控整流器,使电网功率因数与逆变器输出电压的大小无关而接近1.３.逆变器在调频的同时实现调压，而与中间直流环节的元件参数无关,加快了系统的动态响应.4.可获得比常规六拍阶梯更好的输出电压波形，能抑制或消除低次谐波,使负载电机可在近似正弦波的交变电压下运行,转矩脉动小。5．简略分析正弦波SPＷＭ 型变频调速系统设计过程。四、设计要求1.依据题目要求,分析谁并确定主电路的结构形式和调整系统的组成；2.调整系统主电路元部件的确定及其参数计算器;3驱动掌握电路的造型设计;4.绘制电气原理总图指导老师:教研室主任：时间：摘要变频调速是沟通调速中的进展方向,有多种方法可以实现变频调速,变频调速也有多种方法,本文对目前讨论领域相当活跃的正弦波脉宽调制技术(SPＷＭ）的变频调速作了肯定的讨论,并进行了实践。本设计首先对变频调速的对象-—沟通电动机的变频调速原理进行了介绍,并展开介绍SＰWM变频调速的理论基础.其次介绍了调速系统的总体设计思想以及简略设计思路,并给出了完整的硬件电路设计，变频调速的掌握算法也有很多，本文对目前大部分通用变频器所采纳的掌握算法——恒压频比掌握。在硬件电路设计中,本文采纳了ＳA868调制芯片产生SＰＷM信号，比传统的模拟电路产生SPＷM波具有电路简洁、掌握性能优良及高牢靠性等特点。关键词：变频调速SPWMSA868调制芯片目录ＴOC\o＂1—3"\ｈ＼z\uＨYPEＲLIＮK＼l"＿Toc308552646”１．绪论ﻩPAGERＥF_Toｃ３0855264６\h１HＹPＥRLＩNＫ\ｌ＂＿Ｔoc３08５52647＂1.1变频调速的进展 PAGEREF＿Toc30８５526４7\h１HYPERＬＩNＫ\l＂_Toc3085526４8”1。2变频调速的优点ﻩPAGＥRＥF_Tｏc３0８552648\h１HＹPＥＲLＩNＫ\l＂_Tｏｃ30８552649"１。3ＳPWM变频调速的优点 PAGEREＦ_Ｔoc30855264９\ｈ１HYPＥRLIＮK\l”_Ｔoc３0８55265０”2.沟通电动机变频调速原理ﻩ５52６５0＼ｈ1ＨYＰＥRLINK\l"_Tｏc3085５2651”３．ＳPWM变频调速的理论基础ﻩPAGEREＦ＿Toc30８552651\ｈ2HYPERLINK\l”_Tｏc3０8552652”3。1ＳPWM的概念ﻩPＡGＥREF_Ｔoc３08５5265２\ｈ2HYＰＥRＬＩＮＫ＼l"＿Tｏc3085５2653＂3.２SPWM调制原理 PAＧEREF_Ｔｏc３０８5５2653\h２HYPERLINK\ｌ＂_Tｏｃ3０8552654＂３.2.１重要理论基础-—面积等效原理ﻩPＡGERＥF_Toｃ３０8552654＼h2ＨYPERLINＫ\ｌ"_Toc3０８55２65５＂3。2.２SＰWM调制信号的产生ﻩPAＧEREF_Tｏc3０855２6５５\h3HYPERＬIＮＫ＼l"_Tｏc３０855２65６"４。调速系统的设计 ＰAGＥREF_Toc30８552656\ｈ４4．１调速系统的整体设计思想 ＰAGＥREF_Toｃ３08５5２６57\h４HYPＥRLＩNK＼l”_Ｔoc308552６５8＂4．2主电路设计 PAGＥRＥF_Toｃ3085526５８＼h5HYPERLINK\l”_Tｏc308５5２65９＂4。２.1主电路设计 PAGEREF_Tｏc30８552659＼h5HＹPERLINK\l”_Ｔoc3０85５２660"4。3SA868电路设计 PAGEＲEF_Tｏｃ30８55２6６0＼ｈ5ＨＹPERＬINK\ｌ"_Tｏc30８５52661”4。3．１ＳA８68芯片简介ﻩＰＡGEREF＿Toｃ30８5５２661\h5HYPERLINK＼l"_Tｏc30８5526６2＂4.３．２外部引脚及内部原理框图ﻩPＡGＥREF＿Toc30８55２66２\h5HYＰＥＲＬＩNK＼l＂_Toｃ3０８5526６3”4。3.3工作原理及掌握 PAGERＥF＿Ｔｏc30855２663\h7HYＰＥRLINK\ｌ"＿Toc3085526６4”４。3。4SA868的保护电路 PAGEREF＿Toｃ３085526６4\ｈ９HYPERLINＫ\ｌ"＿Toc3０８5５2６65"４。3.5SA868基本外围电路设计ﻩＰAGEREＦ_Ｔｏc30８５526６５\h9HＹPERLIＮK＼ｌ"_Ｔoc3０85５2666"5.驱动和隔离电路设计 ＰAGEＲＥF_Ｔoc３08５５2６66\h１０ＨYPERLINK＼l＂_Toｃ３0855２６６７"6.结论ﻩPAGＥＲEF_Ｔｏｃ３0855266７\h11HYPERLＩＮK\l”_Ｔoｃ308５52６68＂７.参考文献ﻩＰＡＧEREF＿Tｏc308552668\h11PAGE11.绪论1。1变频调速的进展二十世纪末以来,电力电子技术及大规模集成电路有了飞速的进展,在此技术背景下SPＷM电路构成的变频调速系统以其结构简洁、运行牢靠、节能效果显著、性价比高等突出优点而得到广泛应用.众所周之早期的交—直—交变压变频器说输出的沟通波形都是矩形波或六拍阶梯波，这是由于当时逆变器只能采纳半控式的晶闸管，会有较大的低次谐波,使电动机输出转矩存在脉动重量，影响其稳态工作性能。为了改善沟通电动机变压变频调速系统的性能,在消灭了全控式电力电子开关器件之后，科技工作者在20世纪80年月开发应用ＰWM技术的逆变器，由于它的优良技术性能，当今国内外生产的变压变频器都已采纳这种技术.PＷM技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变为电压脉冲序列，并通过掌握电压脉冲宽度或电压脉冲周期以达到转变电压的目的，或者通过掌握电压脉冲宽度和电压脉冲序列的周期以达到变压和变频的目的。在变频调速中,前者主要应用于PWM斩波(ＤC—DC变换),后者主要应用于PWM逆变（ＤＣ-AC变换）。ＰWM掌握技术有很多种,并且还在不断进展中。但从掌握思想上分，可把它们分成四类，即等脉宽PWM法、正弦波ＰＷM法（SPＷM)、磁链跟踪PWM法(SVPWM)和电流跟踪ＰWM法等。本课题设计主要介绍正弦波ＳPWM的变频调速掌握系统。SPWM（ＳiｎｕsoidalPＷM）法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PＷM法.前面提到的采样掌握理论中的一个重要结论：冲量相等而外形不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同.，通过转变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。１。2变频调速的优点（1)系统稳定且平滑性好，调速范围广;（2）变频器容量不断扩大，结构小型化,逐渐多功能化和高效性化；(3）在故障率方面，由于直流电动机本身的弱点，变频调速系统具有较大的优势;（4）在工作特性方面，静态特性和动态特性都能做到和直流调速系统不相上下的程度.1．３SPＷM变频调速的优点基于集成ＳPＷM电路构成的变频调速系统具有以下优点：结构简洁。运行牢靠。节能效果显著.性价比高。2.变频调速原理２.1沟通电动机变频调速原理对于笼型异步电动机来说,要调节转速，可以通过转变同步转速来实现。而同步速与频率有如下关系：其中：-极对数－供电频率-同步速由上式可知，当频率连续可调时，电动机的同步速也连续可调。又由于异步电动机的转子转速总是比同步转速略低，所以，当连续可调时,也连续可调。可见，转变电源的供电频率可以转变电机的转速。2.２SＰWM变频调速的理论基础2.2．1SＰＷM的概念ﻩ采样定理的一个重要结论:冲量相等而外形不同的窄脉冲加在具有惯性的环节时,其效果基本相同，冲量即是脉冲的面积。在进行脉宽调制时,使脉冲系列的占空比按正弦规律来支配。当正弦值为最大值时,脉冲的宽度也最大,而脉冲间的间隔则最小，反之，当正弦值较小时,脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调制(SPWＭ）。2.2。2SPＷM调制原理3.2.１重要理论基础——面积等效原理冲量相等而外形不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量冲量窄脉冲的面积效果基本相同效果基本相同环节的输出响应波形基本相同用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，如图所示：OOuωt>对于正弦波的负半周，实行同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PＷM波为：依据面积等效原理,正弦波还可等效为下图中的PWM波,而且这种方式在实际应用中更为广泛。3.恒压频比掌握的SPＷＭ变频系统的分析3。1变频调速掌握方式分析在基频(额定频率）以下调速时，由于Ｅ1的大小不易从外部加以掌握,而定子绕组的阻抗压降（U=,为定子绕组的阻抗压降，包括电阻和漏磁电抗)在电压较高时可以忽视，所以可以认为电动势和电源相电压近似相等即有U１E１,因此作为一种可行的方案是在电源电压较高时用电源相电压U１代替电动势E１,当频率较低时，U1和E１都变小,定子漏阻抗压降所占比重加大，不行以忽视,所以要人为的补偿,这是一种近似的恒磁通掌握,这种掌握方式常用于恒转矩掌握,如下图2-1.在基频以上调速时由于电压Ｕ,受额定电压的限制不能升,因此在频率上升时，迫使主磁通变小,进入弱磁变频调速，属于近似恒功率掌握，如图2—１.但是用恒压频比代替恒电动势频率比的一个重要缺点是在速度降低时,电动机的带载能力也同时下降转矩利用率下降，从图2－2的ａ，b可以看出a图的临界转矩点随着速度的降低也减小，而ｂ图则没有变化，然而要达到ｂ图的效果就要保持E1／f１的比值为恒值而不仅是保持U1/ｆ1比值为恒值了。基于上述缘由，在变频调速的基本掌握方式下，转变频率的同必须转变电压，所以称之为ＶVＶＦ(VaｒｉａbｌeｖoltageVａｒiablｅFrequeｎcy）掌握。恒转矩调速恒功率调速恒转矩调速恒功率调速00ﻩ n图2-１异步电机变频调速的掌握特3。2静止式SＰWM间接变压变频装置ＳPWM间接变压变频装置先将工频沟通电通过整流器变成直流电,再经过逆变器将直流电变换成可控频率和幅值的沟通电,故又称为交始终一交变压变频装置。其系统原理框图如图2-3所示在这类装置中，用不控器件整流,而逆变部分用SPWM变频器调压调频一次完成,整流器无需掌握，简化了电路结构;而且由于以全波整流代替了相控整流,所以提高了输入端的功率因数，减小了谐波对电网的影响。此外,因输出波形由方波改进为SPWＭ波,削减了谐波，从而解决了电动机在低频区的转矩脉动问题,也降低了电动机的谐波损耗和噪声。3.3SＰWＭ调制变频技术SPＷM调制技术是PWM多脉冲可变脉宽调制技术的一种，即所谓的正弦波脉宽调制.其输出波形是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形,等效的原则是每一区间的面积相等。如果把一个正弦半波分作n等份，然后把每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等份的中点相重合，这样，由ｎ个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦波的半周等效。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法与一系列负脉冲波等效。如图2—４所示。设由整流器供应的直流恒值电压为Uｓ，并设电机绕组中点与直流电压中点相连，则ＳＰWM脉冲序列波的幅值为。令第i个矩形脉冲的宽度为，其中心点相位角为，则依据面积相等的等效原则，可写成:==（2-3)当n的数值较大时，近似的认为sｉn/（２n）=/(2n），于是(2－4）相比于其它各种变频变压调制方式,这样的脉冲系列可获得比常规六拍阶梯波更接近于正弦波的输出电压波形,可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，因而转矩脉动小。由于电网的功率因数接近于１,大大提高了系统的整体性能.一般的，SPWＭ分单极性和双极性两种调制方式。ﻩﻩﻩ T图2—2SPWＭ的输出波形3。3.１单极性ＳPWM法单极性SPWM法输出的每半个周期中，被调制成的脉冲电压只有一种极性,正半周为十Ｕ和零,负半周为一U和零,其调制波形如图2－5a）所示。曲线1是正弦调制波um，其周期决定于所需要的调制比kf。曲线２是采纳等腰三角波的载波ｕｃ，其周期决定于载波频率,振幅不变,等于1时正弦调制波的振幅值.每半周期内全部三角波的极性均相同,都是单极性。调制波和载波的交点，决定了SPWM脉冲系列的宽度和脉冲间的间隔宽度，所得的脉冲系列如图2－5a)中的uc所示.由图知，每半周期内的脉冲系列也是单极性的.单极性调制的工作特点是:每半个周期内,逆变桥同一桥臂的两个逆变器件中，只有一个器件按脉冲系列的规律时通时断的工作，另一个完全截至;而在另半个周期内,两个器件的工况正好相反。流经负载的便是正、负交替的交变电流（如图２—5b）所示.12 0 wt 0 wt图2-3a单极性SPWM调制图图2—3b单极性调制的工作特点图3.3。2双极性SPWＭ法上述的单极性SPWM逆变器主电路每相只有一个开关器件反复通断。如果让同一桥臂上、下两个开关器件交替地导通与关断,则输出脉冲在“正”和“负”之间变化，就得到了双极性的SＰWM波形。双极性SPWM法的调制波u。仍为正弦波，其周期决定于今,振幅决定于气,如图2—4a）中的曲线１．曲线2载波uｃ为双极性的等腰三角形,其周期决定于载波频率，振幅不变,等于k＝1时正弦调制波振幅值.调制波与载波的交点决定了逆变桥输出相电压的脉冲系列，此脉冲系列也是双极性的，如图2－4b)所示。但是,由相电压合成为线电压时,所得到的线电压脉冲系列却是单极性的,如图2-4ｃ)所示。双极性调制的工作特点是:逆变桥在工作时，同一桥臂的两个逆变器件总是按相电压脉冲系列的规律交替地导通和关断，毫不停息。而流过负载凡的是按线电压规律变化的交变电流,如图2-４d）所示。A) 12ｗtＢ）ｗtC）wtＤ)wｔZL ＺＬ图2-4双极性SPWM调制图３．4SＰWM掌握信号的产生方法(1)SPWM的模拟掌握原始的SＰＷＭ是由模拟掌握来实现的。图2—7是ＳPWM模拟掌握电路原理框图。三相对称的参考正弦电压调制信号,，由参考信号发生器供应，其频率和幅值都是可调的。三角载波信号由三角波发生器供应，各相共用。它分别与每相调制信号在比较器上进行比较，给出正或零的饱和输出,产生SＰWM脉冲序列波，,，作为变压变频器功率开关器件的驱动信号.参考信号发生器参考信号发生器驱动V1-V6SＰWM波形 驱动V1-V6SＰWM波形三角波发生器三角波发生器图2-７SＰWM波模拟掌握电路（2）SPＷM的数字掌握数字掌握是SPWM目前常用的掌握方法。可以采纳微机存储预先计算好的SPＷM数据表格，掌握时依据指令调出;或者通过软件实时生成SＰWM波形；也可以采纳大规模集成电路专用芯片产生SPWM信号。随着微电子技术的进展，开发出一些专门用于发生掌握信号的集成电路芯片,协作微处理器进行控件生成ＳＰWM信号便利得多。国内制的电动机微机掌握系统，大多采纳８031，8０９8等。由于这些芯片并非为电动机掌握设计的,为了实现电动机掌握的某些功能，不得不增加较多的外器件必须以多片集成电路方能构成完整的掌握系统。4.调速系统的设计4.1调速系统的整体设计思想本系统主要由主电路、SPWＭ信号产生芯片外围电路、隔离电路组成.其结构框图如图：整流与滤波电路整流与滤波电路功率变换器负载系统交流电源隔离电路隔离电路SA868调制芯片速度大小输入控制电压检测电流检测其中,主电路由整流滤波电路和功率变换器组成，系统通过调制芯片产生掌握波掌握逆变器的开关器件的通断,从而产生SPWM波调节电机转速。4．2主电路设计4.２。1主电路设计电路图如下:４.３SＡ８68电路设计4.3.1SＡ８６8芯片简介SA868是英国Ｍｉｔel公司推出的三相SＰWM波形发生器，内设驱动器，可直接驱动光耦，实现隔离，其载波频率可达24kHz，以利实现静音运行，同时其调制频率范围可达0～4ｋHz，它采纳工厂掩膜编程,无须CPU内部采纳的双极性调制、脉冲取消时间和脉冲延迟时间均可依据需要调节设置,而加速时间和减速时间可由外接电阻设置.采纳ＳA８68构成的变频调速系统具有低成本、电路简洁、掌握性能优良及高牢靠性等特点。ＳA8６８芯片因其无须外接微处理器就可以输出变频的PWＭ波形而简化电路,降低系统成本,同时可不用开发软件，缩短研制周期。ＳA868调制波形有正弦型、增强型、高效型波形，同时接口简洁，容易构成有用的变频调速专用掌握系统。4。3。2外部引脚及内部原理框图SA８６8外部引脚图如下：图中主要引线端介绍如下:RESＥT：复位端，低电平有效,当其输入为低时，完成下述功能：a．全部ＰＷM输出置零;b.全部内部计数器置零；c．瞬时频率置零，方向选择位置１DIR:方向设置端，该位输入为高，且内部信号允许时,为正方向旋转;该位输入为低时,反方向旋转.SET1—SＥT4:速度设置端,通过转变这四位数值可设置新的目标频率.Vｍoｎitor、Iｍonitoｒ：逆变器输入电压、电流监控端.Ｒaｃcel、Ｒdecel:加速、减速速率设置端，外接电阻、电容.ＸTAＬ1、XTAL2:时钟输入、输出端。RPＨT、RPHB、YＰHT、ＹPＨＢ、BPHT、BPHＢ：逆变桥臂掌握输出。SETTRIR：输出关闭设置端，当其输入为高时，经过3—4个主时钟周期的延时仍为高，PWM输出信号被禁止,该禁止状态可通过RESET消除．TRIP:关闭状态指示端，低电平有效，指示已关闭ＰＷM信号．该端可直接驱动ＬEＤ．SA86８的内部原理框图如下：4。3。3工作原理及掌握(1)速度掌握原理由图可知，用户需要的转速值,通过速度设置端ＳET1—SEＴ4键入，该值经地址译码器译码，就可得出速度查寻表上相应转速的地址,从而将该转速输出,该速度查寻表由16*18位ROＭ组成，每18位确定一个特定的设置速度,共有１6种速度，即16档，在这１８位数据中，B0—B15低1６位确定转速。查寻表18位中高二位和方向设置端DIR一起确定旋转方向,即由三者译码输出一个需要的方向,如表所列。（2）加速／减速掌握原理加速/减速掌握主要通过1６位幅值比较器和１7位加／减计数器组成.加/减计数器的时钟由加速振荡器和减速振荡器供应．加速速率设置端的外接电阻、电容确定加速振荡器频率；减速速率设置端的外接电阻、电容确定减速振荡器频率,加速／减速时间可由下式给出：其中，通过确定合适的就可设置所需加速/减速速率.16位幅值比较器将查寻表给出的16位目标频率和加／减计数器输出的实际瞬时频率相比较，结果由UP和DＯＷN两位输出，如表所列．表的两位输出由电压监控VＭＯＮＩＴＯR、电流监控IMONIＴＯR、需要的旋转方向,17位加/减计数器最高位输出共同确定,是需要加速还是需要减速，必须遵循下述原则:1）假如UMONITOＲ＞UDDA/2（UＤDA:模拟电源电压)，禁止任何加速和减速，其目的主要防止超过减速速率，产生太大的再生功率,反馈给功率电路,从而引起过压．2）假如IＭONITOR＞ＵDDA/2，不管幅值比较器输出UP和DOWN为何值,均按预设的减速率削减，瞬时输出频率,假如瞬时频率已降低至零，而IMONIＴOR仍大于UDＤA/2，则关闭PWM输出,以防止电机在静止状态下过热.用来防止消灭太高的加速速率，从而引起功率级开关过流、过温现象消灭。3）假如UＭONITOR，ＩMONITOR均在正常范围,则是否加减速由下表确定：（３)幅值掌握原理为了获得对电机磁通的满意掌握，ＳＡ8６8在各种频率下始终掌握电机电压，如图所示.由图可知,当频率为零时,供应一个可变的基础电压ＵB.用以克服电阻压降，在此之后,电压随频率成比例线性增加直至选择的基本频率ｆB，该频率通常为５0Hｚ或60Ｈz，也可以是频率范围以内的其它频率.在达到基本频率之前电机工作在恒转矩状态,达到基本频率以后，由于幅值始终保持最大，当频率连续增大时,必定导致转矩下降，于是电机工作在恒功率范围。4．3。4SA86８的保护电路因没有微处理器用于完成管理和保护功能,这些功能被移植到SA８6８芯片上,供应以下三种保护:1）过电流检测：如果过大的电流在半导体器件中流过，所施加的电压必须被减小，直到电流被降到平安水平,这通常是过高的加速率或过载引起的。通过在线串联电流检测电阻(0.１Ω左右）来监测，通过滤波后输入SA8６８的IMONＩTＯR，如果电阻两端电压过高（过流），以致于其输出访ＳA８６8内的比较器输出状态转变，则该掌握片使电机减速，直至过流消除后,再依据要求加速。２)过电压检测:在减速期间，如果电机反馈给滤波电容器的再生能量过大,减速必须暂停，否则整流桥和滤波电容器会损坏,这通过检测整流桥输出电压来监测。整流桥的输出电压通电阻分压器与SA８６8的ＵＭONＩTOR端子连接，如果电压过高，以致于其输出访SA86８内的比较器输出状态转变，则停止减速，直到过压消除，再恢复减速.3）紧急事故处理:SEＴＴRＩＰ被用于在紧急事故发生时，飞快关闭半导体功率器件,这个输入被传输到功率半导体隔离驱动器上，以便在发生灾难性故障时飞快动作，其动作时间大约１０0ns。一但SETTRIP被启用，必须通过RESEＴ重新复位，以消除关断条件,方能重新工作.４.3．5SＡ868基本外围电路设计依据以上商量，结合实际应用，可以组成如下用于掌握三相电机的变频调速应用电路，如图所示，使用该芯片构成的变频器，需要外围扩展元件很少，因而具有结构简洁、牢靠性高及低成本等优点.其中，KＡ与ＳB1—SB４既可以通过简洁的开关来实现，也可以用单片机来实现自动掌握.其中,SＡ86８的基本外围电路如图：５．其它模块电路设计５．1电压电流检测电路检测主回路的电压和电流等信号输入运算回路进行比较，进而决定逆变器的输出电压、频率。电压电流的检测回路的设计应注意与主回路的电气隔离保护，电路图如图4.５所示。4.5检测电路隔离环节5。２调节器设计本系统采纳电流转速双闭环掌握系统，电路中的ACＲ(电流调节器）和ASＲ(转速调节器）均设计为PI(比例积分）调节器，由PI调节器构成的滞后校正,可以保证系统的稳态精度，其设计如图4.6所示。4。６速度调节器5.3速度检测电路速度回馈是双闭环掌握系统的重要环节,速度检测电路是以装在异步电动机轴上的速度检测器TＧ的信号为速度信号，输入运算电路，依据指令和运算可使电动机按指令速度运转。速度检测电路设计如图4.７所示。4．7速度检测电路5。4保护电路设计5。4。1过电流保护IGBT的过流保护电路可分为2类：一类是低倍数的（1。２～1。5倍)的过载保护；一类是高倍数（可达8~１0倍）的短路保护。对于过载保护不必快速响应，可采纳集中式保护，即检测输入端或直流环节的总电流,当此电流超过设定值后比较器翻转,封锁全部IGＢT驱动器的输入脉冲,使输出电流降为零.这种过载电流保护，一旦动作后,要通过复位才能恢复正常工作。IGBT能承受很短时间的短路电流，能承受短路电流的时间与该IGＢT的导通饱和压降有关,随着饱和导通压降的增加而延长.如饱和压降小于2V的IＧＢＴ允许承受的短路时间小于５μs，而饱和压降3V的IGBT允许承受的短路时间可达15μｓ，4~5V时可达３0μｓ以上.存在以上关系是由于随着饱和导通压降的降低，IＧBT的阻抗也降低，短路电流同时增大，短路时的功耗随着电流的平方加大,造成承受短路的时间飞快减小.ﻫ通常实行的保护措施有软关断和降栅压2种。软关断指在过流和短路时，直接关断IGBT.但是，软关断抗骚扰能力差，一旦检测到过流信号就关断,很容易发生误动作。为增加保护电路的抗骚扰能力,可在故障信号与启动保护电路之间加一延时，不过故障电流会在这个延时内急剧上升，大大增加了功率损耗，同时还会导致器件的ｄi/dｔ增大。所以往往是保护电路启动了，器件仍然坏了.

降栅压旨在检测到器件过流时,立刻降低栅压,但器件仍维持导通。降栅压后设有固定延时，故障电流在这一延时期内被限制在一较小值，则降低了故障时器件的功耗，延长了器件抗短路的时间,而且能够降低器件关断时的ｄｉ/ｄt，对器件保护十分有利。若延时后故障信号仍然存在,则关断器件,若故障信号消灭,驱动电路可自动恢复正常的工作状态，因而大大增强了抗骚扰能力.过电流保护的电路图如图9所示。图9过流保护电路图5。4。2IGBＴ开关过程中的过电压保护关断IGＢT时，它的集电极电流的下降率较高,尤其是在短路故障的情况下，如不实行软关断措施，它的临界电流下降率将达到数kA/μs。