变频调速因其无论从技术指标和经济指标来考虑都是交流调速中较好的调速系统,从而在控制系统领域中占有重要的地位,国家在节能方面把变频调速作为大力发展的项目,由此变频调速成为现代电力拖动重点推广应用的成熟技术,交流电动机的变频调速系统已被公认为近代交流调速中性能最优越的一种电力拖动系统。本文介绍了采用32位ARM处理器为核心,配以SPWM专用芯片SA8282,以VVVF控制算法的交—直—交电压型矿用隔爆型变频调速装置(以下简称:变频器)的软硬件设计,采用热管散热技术解决了煤矿井下变频器隔爆与散热的矛盾。为了消除谐波,节能降耗,我们做了大量的研究和分析。本文首先对SPWM控制技术从原理上进行了详细的描述,指出了谐波问题的研究方向和谐波研究的意义。然后针对逆变器-电动机系统,利用贝塞尔函数和傅里叶级数理论,分别对单相二阶SPWM逆变器和三相SPWM逆变器的输出电压谐波的产生、大小和分布进行了细致而具体的分析和计算。通过计算所得到的结果,以图文的形式对谐波问题进行了分析,得出了相应的结论,并且对影响SPWM输出电压谐波频谱分布的因素进行了详细的讨论。本文还讨论了谐波对感应电动机绕组磁动势、旋转磁场的转差率、转矩以及铜耗的影响,为感应电动机变频调速系统的设计、电机供电电压谐波分析及附加损耗计算提供了参考。结合本课题的研究成果,给出了采用无源LC滤波技术、RFI滤波技术解决了变频器的谐波污染、EMC(电磁兼容)问题,以湘潭平安电气集团有限公司为平台研制出煤矿井下用风机专用变频器45KW/660V样机,可为国内矿用隔爆变频器的设计、应用提供参考。本文主要的研究内容有以下几个方面:(1)阐述了20世纪90年代以后,随着IGBT、IGCT等新型电力电子器件的发展、DSP和ASIC的快速发展以及新颖控制理论和技术的完善,使变频调速系统在调速范围、调速精度、动态响应、功率因数、运行效率和使用方便等性能指标超过了直流调速系统,达到取代直流调速的地步,受到各行业的欢迎并取得显著的经济效益。(2)完成了交—直—交电压型变频器的硬件设计,完成了采用V/F控制技术的软件设计,应用CAD和现代机械加工技术完成了变频器隔爆壳体的设计和加工。(3)采用热管散热技术,解决了煤矿井下隔爆和散热的问题;采用三次谐波叠加技术,解决了变频器的电压传输比低的问题;采用无源LC滤波技术和RFI滤波技术解决了变频器的谐波污染和EMC问题。(4)完成了风机专用变频器45KW/660V的样机研制。文章最后对该变频器装置能较好地满足工程实践要求进行了总结,但依然有许多工作值得开展。总之,伴随着现代电力电子技术的迅速发展,特别是大规模集成电路和微型计算机的迅速发展,现代控制理论在电气控制技术工程等方面的不断渗透,多种新型控制理论、技术和方法的不断涌现,交流电动机的变频调速技术将展现出更广阔的前景(社会效益和经济效益)。