基于DSP的變頻調速控制系統的設計

電氣自動化論文編號:ZD458  論文字數:23131,頁數:48，有開題報告，任務書，文獻綜述

目   錄

摘要………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………………Ⅱ
第1章  緒論…………………………………………………………………………1
 1.1課題研究的意義…………………………………………………………1
 1.2 交流變頻調速技術的發展與現狀………………………………………1
 1.2.1電力電子器件與技術的發展……………………………………………2
 1.2.2. 微處理器及計算機技術的發展………………………………………3
 1.2.3 經典控制理論的發展…………………………………………………3
 1.2.4 計算機技術的發展……………………………………………………3
 1.2.5 PWM技術的發展………………………………………………………3
 1.3 交流變頻調速的控制策略………………………………………………4
 1.4 本課題的主要研究工作……………………………………………………5
第2章 基于DSP的矢量控制系統的硬件設計………………………………………5
 2.1 異步電動機模型分析的數學基礎………………………………………5
 2.1.2 三相/二相變換(3/2變換) ………………………………………6
 2.1.3 二相/二相旋轉變換(2s/2r變換) ………………………………7
 2.1.4 三相靜止坐標系/任意二相旋轉坐標系的變換(3s/2r變換) …7
 2.2 交流感應電機的數學模型………………………………………………11
 2.3 交流感應電機的矢量控制原理………………………………………13
 2.3 小結………………………………………………………………………14
第3章  基于DSP矢量控制系統的硬件設計…………………………………14
 3.1 系統硬件總體框圖……………………………………………………15
 3.2主電路及驅動電路設計………………………………………………16
 3.3 數字信號處理器DSP簡介………………………………………………17
 3.4 DSP接口電路設計……………………………………………………18
 3.4.1 DSP最小系統……………………………………………………………19
 3.4.2電流、電壓A/D檢測電路………………………………………………19
 3.4.3 電機轉速測量及程序設計………………………………………………20
 3.4.4  保護電路…………………………………………………………………21
 3.5 小結………………………………………………………………………22
第4章  基于DSP的矢量控制系統軟件實現………………………………………23
 4.1 DSP軟件編程特點…………………………………………………………23
 4.2 系統軟件結構與功能……………………………………………………24
 4.3 空間矢量PWM及其實現……………………………………………………24
 4.3.1 空間矢量PWM的原理……………………………………………24
 4.3.2  SVPWM算法的實現………………………………………………28
 4.4 系統初始化程序…………………………………………………………29
 4.5 主程序……………………………………………………………………30
 4.6 PWM中斷程序………………………………………………………………31
 4.7電流電壓的采樣和速度PID控制程序…………………………………32
 4.8 串行口中斷服務程序……………………………………………………33
 4.9 小結………………………………………………………………………34
第5章  系統調試及仿真…………………………………………………………35
 5.1 矢量控制系統的仿真模型………………………………………………35
 5.2異步電機仿真模型……………………………………………………35
 5.3三相／兩相變換及旋轉變換………………………………………37
 5.4扇區計算…………………………………………………………………37
 5.5  空間矢量變換中X、Y、Z計算模型及PWM波的產生………………37
 5.6  SVPWM中t1、t2計算模型………………………………………38
 5.7 仿真結果及波形………………………………………………………38
 5.8 小結……………………………………………………………………39
結束語……………………………………………………………………40
參考文獻……………………………………………………………………………41
致謝…………………………………………………………………………………42

摘  要:隨著半導體業的快速發展，特別是數字信號處理器的出現，以及精確的異步電機模型和各種先進的控制策略的提出，很大的促進了電機控制的發展，使得精度高、調速范圍寬、控制性能好的電機控制器的實現成為可能。矢量控制作為一種先進的控制策略，是在電機統一理論、機電能量轉換和坐標變換理論的基礎上發展起來的，具有先進性、新穎性和實用性的特點。其思想就是將異步電動機的模型通過坐標變化，使之成直流電動機模型，將定子電流矢量分解為按轉子磁場定向的兩個直流分量并分別加以控制，從而實現磁通和轉矩的解藕控制，以期達到直流電機的控制效果。
 本課題應用矢量控制的原理，以電機控制專用的DSP芯片TMS320F240為核心，開發出一套基于矢量控制的變頻調速系統。文中對整個系統的硬件電路和驅動軟件的實現都作了詳細的介紹，同時采用了一種新型的PWM調制方法一電壓空間矢量法(SVPWM)來實現對異步電機的控制，提高了能量的利用效率。經實踐證明，基于DSP芯片的矢量控制變頻調速系統性能優良，運行穩定，抗干擾能力強，電機運行噪音小，不失為一套具有先進型、新穎性、實用性的控制系統。
關鍵詞:矢量控制，變頻調速，數字信號處理器(DSP)，電壓空間矢量法(SVPWM)

Abstract: With the fast development of the semiconductor industry, especially the appearance of the digital signal processor, and accurate asynchronous electrical machinery model and proposition of different advanced control strategy, heavy promotion development that electrical machinery control very, make precision to be high, range wide to transfer speed, control of good performance electrical machinery realization of controller become possible. Vector control as one advanced control strategy, to unify theory , electromechanical energy change with coordinate varying foundation of theory develop in electrical machinery, have the characteristics of advance , emergent novelty and practicability. Its thought is to change the model of the asynchronous motor through the coordinate, make it become direct current motor model, divided the electric current vector of the stator into according to the weight of two pieces of direct current with directional magnetic field of the rotor and controls, realize magnetism coherent and torque solve lotus root control , in the hope of the control result of the direct current reaching machine.
This subject uses the principle that the vector controls, control special-purpose DSP chip TMS320F240 as the core with the electrical machinery, develop one transfer speed to be systematic on the basis of frequency conversion that vector control. Urge realization of software make detailed introduction to whole hardware circuit of system in the article, adopt one new-type PWM modulate method one voltage space vector law (SVPWM ) is it realize control on asynchronous electrical machinery to come at the same time, have improved the utilization efficiency of energy . Proved by practice, the vector based on DSP chip controls frequency conversion and adjusts the speed systematically and of good performance, running steadily, anti-interference ability is strong, it is with low noises that the electrical machinery runs , can yet be regarded as a set of control systems with advanced type , emergent novelty , practicability.
Keyword: The vector is controlled；frequency conversion adjusts the speed；the digital signal processor (DSP )；space vector law of the voltage (SVPWM)。