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基于TMS320LF2407A DSP的变频调速系统研究

林立  
【摘要】:矢量变换控制是以交流电动机的双轴理论为依据,在同步旋转坐标系中把定子电流矢量分解为两个分量:一个分量与转子磁链矢量重合,称为励磁电流分量;另一个分量与转子磁链矢量垂直,称为转矩电流分量。通过控制定子电流矢量在旋转坐标系的位置及大小,即可控制励磁电流分量和转矩电流分量的大小,实现象直流电动机那样对磁场和转矩的解耦控制。本文研究的是以TMS320LF2407A DSP为控制核心的电压源型矢量控制变频调速系统。 本文分析了脉宽调制和矢量控制的原理与实现方法。对于脉宽调制,重点分析了电压空间矢量脉宽调制的基本原理、控制算法以及TMS320LF2407A DSP的实现方法;对于矢量控制,分析了矢量控制用电机等效电路,三相坐标系、两相静止与旋转坐标系下的电机基本方程和矢量控制基本公式,在进行相应的坐标变换以后,得到了变频调速系统的矢量控制图,最后结合矢量控制的基本原理,利用MATLAB7.0/Simulink建立了变频调速矢量控制仿真模型,并进行了仿真实验。在硬件方面,以TMS320LF2407A DSP为控制器,基于其EVM板分别扩展数字接口和模拟接口。数字接口完成频率给定、数据显示等功能,模拟接口完成电流、速度检测及保护功能。文中对变频调速系统的主电路、智能功率模块PM25RSB120、显示电路、键盘电路、保护电路、电流和转速检测电路作了简单的介绍,同时利用TMS320LF2407A DSP自带的电压空间矢量硬件,成功地实现了SVPWM输出。在软件方面,用TMS320LF2407A汇编语言编制了矢量控制变频调速系统程序(主程序、命令文件和子程序),所有程序在自制的EVM板上调试通过。 仿真表明本文研究的变频调速系统的矢量控制算法是成功的。利用矢量控制算法的变频调速系统具有优良的动态特性和抗干扰特性,基于产生异步电机圆形磁场的SVPWM控制,减少了电机的转矩脉动和铁损,利用高性能的电机控制专用DSP芯片TMS320LF2407A的强大运算能力和快速实时处理能力,可使变频器中复杂的控制算法更加容易编程实现,完全可以实现异步电动机高性能控制,该矢量控制变频调速系统的研制为今后开发更高性能的变频调速系统奠定了良好的基础。


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