DSP的异步电动机控制系统具体介绍精

1、DSP 的异步 电动机控制系统具体介绍 1异步电机控制的数学模型Rs和Lm将转鼠笼式异步电机在d, q两相同步旋转坐标系下的数学模型的电压方程为： 其中：usd和usq分别为d，q旋转坐标系下的定子电压；isd和isq分别为d，q旋 转坐标系下的定子电流；ird和irq分别为d，q旋转坐标系下的转子电流； Ls分别为定子绕组的电阻与自感；Rr和Lr分别为定子绕组的电阻与自感； 为定转子互感；P为微分算子；3 1为同步旋转角频率；3S为转差角频率； 子磁链矢量定在d轴方向上，可以推导出转子磁链为： 其中：Tr为转子时间常数。由式（2）可见，调节定子电流的isd分量可以调节转子磁链 tr而当保持该

2、定子电 流磁通分量不变时，转子磁通保持不变。其转矩方程为：其中：Te为电磁转矩；np为电机的极对数；由式（3）可见，控制定子电流isq分量 可以控制电机的电磁转矩Te,通过该转矩分量可以调节电机的转速。该控制系统 采用双闭环结构，图1所示是其控制系统结构原理图。该控制系统所检测的两相定子电流经 Clarke与Park变换后可产生转矩电流分量 和励磁电流分量，然后结合检测转速并通过电流模型计算坐标变换所需的磁链 角。检测转速与给定转速误差经 PI调节后将生成转矩给定值。转矩电流分量与励 磁电流分量的误差经PI调节可产生u小M。给定值，并在通过旋转坐标变换后 输入SVPWM模块以产生6路PWM波，

3、从而控制逆变器。2 SVPWM原理电压空间矢量PWM技术是SPWM技术与电机磁链圆形轨迹直接结合的一种方 法。它从电动机角度出发，直接以电动机磁链圆形轨迹控制为目的，该方法不仅 在控制上与SPWM的效果相同，而且更直观，物理意义更明晰，实现起来也很 方便。SVPWM调制方法是利用交替使用不同的电压空间矢量（六个基本电压矢量 和两个零矢量）合成实现的。参考矢量合成规则是：由当前参考矢量所在扇区的两 个电压矢量分别作用一定时间合成所得。为了补偿参考矢量的旋转频率，设计时 需要插入零矢量。2控制系统硬件组成本系统主电路由整流电路、中间直流电容滤波和IGBT模块封装逆变器等组成。控制电路采用TI公司的

4、电机专用控制芯片 TMS320F2812为核心，由DSP最小系 统板与控制底板构成，用以实现采样调理、矢量控制及SVPWM调制算法等。此外，该控制系统还包括隔离开关电源、PWM驱动电路、转速转矩传感器、以及霍尔电流传感器等辅助电路，其中开关电源为整个控制电路提供多路隔离电源， 其控制系统总体框图如图2所示。2. 1定子电流检测通过霍尔电流传感器可将采样得到的两相定子电流经过调理电路后送入DSP的3所示。AD 口，以将模拟信号转换为数字信号。其采样转换过程如图2. 2转速检测通过智能数字式转矩转速测量仪可检测转速。当测速码盘连续旋转时，可通过光 电开关输出具有一定周期宽度的脉冲信号，这样，根据码

5、盘的齿数和输出信号的 频率，即可计算出相应的转速。3控制系统软件设计控制系统软件主要分为两部分：一是控制系统主程序，包括系统初始化、定时器 初始化、使能定时器下溢中断与 CPU中断、其他系统模块参数初始化等；二是 中断子程序，包括ADC模块、CLARKE /PARK变换模块、Id/Iq与速度PID模 块、PARK逆变换模块、SVPWM模块、速度计算模块、电机电流模型计算模块 等。整个系统软件的总体结构如图 4所示。4实验结果通过实验可对上述矢量控制算法进行实验验证，实验时，可选功率开关管的开关 频率为5kHz,死区为5. 2us电机为4极三相笼型异步电机，其额定参数为：PN=3 kW，UN=2

6、20V，IN=7 . 5A，fN=50 Hz，nN=1500 r/min。图 5 所示是实 验得出的结果和响应曲线。该实验结果显示，该控制系统具有良好的动态和静态特性。提问人的追问2009-12-28 14:11有具体的图表吗谢谢回答人的补充2009-12-28 14:16等下哦。找下回答人的补充2009-12-28 14:27异步电机矢量控制策略矢量控制系统组成矢量控制的基本原理是：根据磁链等效原则，利用坐标变换将三相系统等效为两相 系统，再经过按转子磁场定向的同步旋转变换将定子电流分解为相互正交的两个 分量励磁电流分量isd与转矩电流分量isq，即用这两个电流分量所产生的电枢反 应磁场来等

7、效原来定子三相绕组电流所产生的电枢反应磁场。然后分别对isd和isq进行独立控制，这样就可以将一台三相异步电动机等效为直流电动机来控制， 因而可获得与直流调速系统同样好的静态及动态性能。系统采用速度外环控制、电流内环控制的双闭环结构形式。当系统运行的同步频 率在电机额定频率以下时，激磁电流isd为电机额定激磁电流，在额定频率以上 时采用弱磁控制。图1所示系统中采用了 3个PI调节器。转速调节器根据转速差 输出转矩电流的给定值，转矩电流调节器和励磁电流调节器分别调节转矩电流和 励磁电流分量。转子磁链观测器根据实际电机输入电流、电压观测出转子磁链的 大小和角度。转子磁链观测从控制理论的角度来讲，一

8、个控制系统的精度主要取决于反馈信号的精度。所以 按转子磁链定向矢量控制的精度主要取决于磁链估计的精度。而由异步电机的磁 链电压观测方程式可知，磁链是由反电动势积分得到，为了解决纯积分带来的积分器饱和初值等问 题，本系统采用了带饱和反馈环节的积分器3来代替纯积分环节，其原理框图如 图2所示。磁链观测器的输出为：其中，为电机反电动势；为饱和环节的输出。当转子观测磁链小于等于转子磁链的给定 值，即时，；当转子观测磁链大于转子磁链的给定值，即时，。所以当时，磁链观测模型为：上述观测模型变为一纯积分环节，即普通的电压观测模型。当时，磁链观测模型为：由上式可知，当合理选取的大小时，即使输入存在直流偏置信号，转子磁链观测 模型输出也不会出现积分饱和，能有效抑制直流偏移。模型中的选取很关键，选 取过大会造成输出有较大的直流分量，选取过小会造成输出有较大失真。在本系 统中取（转子磁链给定）。矢量控制系统的硬件实现基于TMS320F2812的矢量控制方案组成的交流变频调速系统的结构框图如图3所示。带饱和反馈的转子磁链电压观测模型整个系统为交直交变压变频电路，由主回路、控制回路和辅助回路三大部分组 成。系统主电路采用的变频器是交-