单相变频调速控制器研究与设计

论文摘要

论文阐述了单相SPWM技术的基本原理,并建立了数学模型,分析了理想情况下的输出SPWM波形的谐波分布,并利用仿真软件工具傅立叶分析对该结论进行了验证,为本设计提供了理论设计依据。本论文设计单相变频调速控制器采用一种结构新颖、数模相结合的方法,并基于单片集成化的思想,设计出了用于单相的DC-AC逆变单片集成控制器,作为DC-AC逆变桥路的双路互补输出SPWM的开关控制信号。根据控制器的设计指标以及设计方案,该控制器分为三个主要部分:一是调频电路的设计,主要包括:压控振荡器VCO,可逆计数器,译码器等;二是正弦波网络:主要包括正弦量化的电流源整列和开关网络,电流电压转换器,二阶低通滤波器;三是调幅电路,电路包括模拟乘法器,双端变单端输出等。上述每个单元电路根据其设计要求都进行了晶体管级电路的设计,并使用Pspice仿真软件给出了仿真结果。从仿真结果分析可以得出,该单相变频调速控制器的设计,达到了线性调频调副、U/f等于常数的设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 逆变电源控制技术发展
• 1.2 变频调速在单相异步电机方面的发展
• 1.3 本论文研究的内容以及成果
• 第二章 变频调速的理论基础
• 2.1 逆变电源的基本原理和分类
• 2.1.1 基本逆变电路的分析
• 2.1.2 逆变器的分类
• 2.2 SPWM基本原理及分析
• 2.2.1 PWM波形的基本原理
• 2.2.2 SPWM波形生成策略
• 2.2.3 自然采样SPWM的理论分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 单相变频调速控制器的设计
• 3.1 单相变频调速控制器的总体设计
• 3.1.1 单相变频调速控制器的设计指标及思想
• 3.1.2 单相变频调速控制器总体框图及工作原理
• 3.2 压控振荡器VCO电路设计
• 3.2.1 压控振荡器结构和工作原理
• 3.2.2 运算放大器部分电路设计
• 3.2.3 比较器部分电路设计
• 3.2.4 高精度镜像电流源设计
• 3.2.5 压控振荡器电路仿真
• 3.3 可逆计数器和译码器的设计
• 3.3.1 四位同步加法计数器设计
• 3.3.2 四位同步减法计数器设计
• 3.3.3 四位同步可逆计数器设计
• 3.3.4 16 选1 译码器设计
• 3.4 正弦波发生器电路设计
• 3.4.1 30 阶梯正弦量化电流源阵列设计
• 3.4.2 高增益运算放大器的设计
• 3.4.3 有源低通滤波器的设计
• 3.4.4 正弦波发生器电路仿真及谐波分析
• 3.5 调幅电路的设计
• 3.5.1 核心单元以及工作原理
• 3.5.2 有源衰减器和偏置电路
• 3.5.3 CMOS模拟乘法器电路及仿真
• 3.5.4 双端输入单端输出比例运算电路
• 3.6 载波三角波发生器设计
• 3.7 上电复位电路的设计
• 3.8 逻辑电路的设计
• 3.9 总体电路的仿真
• 3.10 本章小结
• 第四章 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果
• 附录A 四位并行可逆计数器
• 附录B 30 阶梯波量化结构电路图