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基于DSP和IGBT的变频调速系统的研制

冯建国  
【摘要】:交流调速系统是自动化领域研究的重点课题之一。矢量控制作为一种先进的控制策略,是在电机统一理论、机电能量转换和坐标变换理论的基础上发展起来的,具有先进性、新颖性和实用性的特点。其思想就是将异步电动机的模型通过坐标变换,使之成为直流电动机模型,将定子电流矢量分解为按转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制,以期达到直流电机的控制效果。 本课题是北京市自然科学基金委员会、北京市教委联合资助重点课题——“非线性自适应逆控制的交流电动机变频调速系统研究”(项目号:KZ2004.10009005)项目的子课题。作者承担了系统的硬件设计和部分软件开发任务工作,完成了以下的工作: 1.系统设计采用了DSP和IGBT元件,研制出了一台2.2kW变频器样机,其中硬件结构以电机控制专用的DSP芯片TMS320LF2407A为核心,力求系统硬件电路简单可靠,基本资源丰富,功能强大。该系统主要由主电路、系统保护电路、控制回路和采样回路组成。主电路部分包括整流、滤波、逆变器(IPM),IPM驱动电路等;系统保护电路包括过压欠压保护、预充电电路、IPM故障保护、过流保护等;控制回路包括DSP最小系统电路、与PC机通讯接口电路、仿真接口电路、PWM信号发生电路、A/D、D/A转换电路等;采样电路包括电流采样、电压采样、转速采样。人机界面的通讯采用CAN总线实现。电路板设计采用独立电源供电、光电隔离、强弱电分开布线等方法,提高了系统的抗干扰能力。 2.软件编制方面给出了详细的软件流程图,利用汇编语言和16位定点C语言混合编程的方法编制了部分软件。目前,已实现了电动机的带载运行,做到了运行可靠,性能良好,检测电路反应正确。为下一步理论研究提供了条件。 3.速度检测是电机信号检测的重要一环。本文对动态自适应M/T法测速环节进行了改进,实验证明,该方法分辨率高,软件实现容易。


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