基于DSP的直接转矩控制系统的研究与实现

【摘要】：异步电动机被广泛应用于工业生产运动控制的各个领域,随着工业自动化程度的不断提高,对电动机运动控制系统的要求也越来越高。从某种意义上说,电动机运动控制系统能否跟上工业化不断深入的发展步伐,对整个国民经济都有着举足轻重的作用。 精度高、响应快、计算简单永远都是电动机运动控制系统追求的目标。直接转矩控制即是基于此目标由西方发达国家德国率先提出并发展起来的。直接转矩控制计算简单、对电动机参数依赖性小、动静态性能优良的特点使它成为当前异步电动机运动控制中最重要的控制策略。目前国内交流电动机运动控制的微处理器仍以单片机为主,采用矢量控制等传统控制策略。随着智能控制、无速度传感器等技术的发展,需要处理的数据量越来越大,对系统的实时性和精度的要求也越来越高,单片机已开始显得力不从心。因此,开发一套采用高性能微处理器的直接转矩控制系统显得十分必要。 本文在仔细研究异步电动机运动控制策略发展历程的基础上,使用数字信号处理器DSP作为微处理器,开发出异步电动机的直接转矩控制系统。系统采用电动机控制专用DSP芯片TMS320F240,该芯片集成了许多电动机运动控制所需的功能模块,减少了外围电路设计工作;功率器件采用目前最先进的智能功率驱动模块IPM,其内置的保护电路大大提高了系统的可靠性。DSP和IPM的采用,实现了先进理论与先进器件的融合。系统硬件部分可作为通用的异步电动机控制系统硬件部分,运行相应的软件,即可实现相应的运动控制功能。系统的软件部分是利用在C语言中嵌入汇编语句的方法设计,这种方法使得所设计的软件具有可读性好、可移植性强的特点。论文在对硬件各个部分和软件部分进行分别调试后,对整个系统进行了实验,分析了实验结果。并在此基础上,利用Matlab软件的Simulink模块对系统进行建模仿真。实验和仿真结果基本一致,说明仿真和实验的正确性。论文最后,总结了整个系统的成功和不足,并展望了直接转矩控制今后的发展。