交流异步电机矢量控制的研究与实现

【摘要】：随着电力电子技术及电力电子器件和微处理器的高速发展,以及各种电机模型和先进控制技术的提出,极大地促进了电机调速控制的发展,使得精度高、调速范围宽、控制性能好的电机控制器的实现成为可能。本文应用矢量控制的原理,以TI公司数字信号处理器(DSP)TMS320F2812为系统的控制核心,以7MBI50N-120(50A1200V)智能功率模块(IPM)为逆变器开关器件,运用空间电压矢量脉宽调(SVPWM)技术,设计了数字化脉宽调制(PWM)调速系统,构建了一个基于DSP的异步电动机矢量控制系统平台。 本文以异步电动机为被控对象,分析矢量控制原理,建立异步电动机在不同坐标系下的电机模型,介绍了矢量控制理论及其解耦性质。将异步电动机三相静止坐标系下的各变量变换到两相旋转坐标系下,再利用转子磁场定向技术,使得定子绕组电流磁场分量和转矩分量得到解耦,从而将异步电机的调速性能大大提高。本文结合电流模型法给出了矢量控制系统结构框图,为构建SVPWM矢量控制系统平台提供了理论依据。根据电压空间矢量脉宽调制工作原理,与SPWM相比,SVPWM具有电压利用率高,易于实现以及开关损耗小等优点。 本文设计的矢量控制系统的电流控制器采用PID控制,考虑到被控对象的特点以及系统快速响应的要求,并伴随着计算机技术以及电力电子技术的迅猛发展,以此为基础的现代交流调速技术更是取得了长远进步,特别是矢量控制技术的提出,使得交流调速系统完全可以和直流调速系统相媲美,以计算机控制为核心的交流调速取代模拟控制的直流调速已成为发展的趋势。 在上述理论模型的基础上,将此控制方法应用到实际控制中,以TI公司数字信号处理器(DSP)TMS320F2812为主控芯片设计变频驱动电路,并且结合电路原理图对部分电路原理进行分析,最后从变频板与上位机的通讯、上位机软件和变频器控制程序三个方面详细说明了整个变频板的软件实现过程。