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基于DSP矢量控制的矿用电机车动力系统改进

蔡为民  
【摘要】:我国煤炭资源丰富,煤矿用来运送材料和矸石的交通工具中,使用最为普遍的是直流电机车。此种电机车一般采用蓄电池供电,驱动直流电动机牵引车体,调速方法主要采用串电阻方式。用这种方式调速带来的问题是显而易见的,比如价格昂贵、结构复杂、启动时会产生冲击、操作不便、安全保护功能不全、经常发生故障、浪费能源,还可能会产生杂散电流等等。这些问题易造成安全隐患,影响正常的煤矿生产。相比之下,如果改为交流电机驱动,这些问题可以被很好的解决。 改造为交流电机驱动的核心工作是控制器的研制。本文重点研究设计了基于DSP2812的交流电机控制器,控制策略采用转子磁链定向的矢量控制,配合模糊PID控制和SVPWM输出,具有电压利用率高、输出稳定、器件开关损耗小、易于数字化控制等优点。通过选用TI公司专用电机控制芯片DSP2812不仅可以为方案提供可靠的硬件平台,还可以更好的发挥系统性能。 本文首先阐述了课题的研究背景、现实意义和研究现状。然后详细介绍了总体改造方案及控制策略的选择与实现方法。在此基础上,对控制策略进行了仿真分析。在仿真的结果满足了系统的需要后,分别对系统硬件设计、软件设计和实际的系统测试等方面进行详细介绍。其中,硬件部分介绍了DSP芯片工作电路、数据采集电路、波形输出电路、数据传输电路等。软件部分着重说明了速度采集原理与程序、电流采样原理与程序、转子磁链定向的原理及编程实现方法,以及SVPWM波产生的原理、程序实现方法。最后对电机实际运行效果进行了测试,从实际效果检测方案的可行性,同时还对系统开发中的难点:参数辨识和弱磁控制做了说明。 全文最后,对本文所做的工作进行了总结,通过总结指出了方案存在的不足及改进方法,为以后的进一步研究指出了方向。


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