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交流感應電動機直接轉矩控制系統應用分析

2017-10-17 | rar | 0.9 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

 1引言
  隨著電力電子技術、微電子技術、控制理論的高速發展,交流調速技術得到了長足的發展,在高性能的交流調速領域內出現了矢量控制(VC)和直接轉矩控制(DTC)兩種控制思想。其中DTC技術摒棄了VC中的需要解耦的控制思想,它具有簡單的控制結構、良好的動靜態性能和快速的響應速度等特點,它一誕生就得到了廣泛關注,目前已成為研究的熱點問題。本文將介紹基于TMS320F2812 DSP芯片的交流感應電動機直接轉矩控制系統
  2直接轉矩控制原理結構
  直接轉矩控制系統基本原理圖如圖1所示。
  交流感應電動機直接轉矩控制系統應用分析
  圖1直接轉矩控制基本原理圖
  在圖1中,逆變器有三個橋臂,每個橋臂上存在互鎖的兩個開關Si、(i=1,2,3),通過控制Si的開關狀態如圖1(a)所示,可以得到8個電壓空間矢量Us(加到電動機定子繞組上),其中6個為工作電壓空間矢量,它們等幅且兩兩相隔60°,連接這6個電壓空間矢量的頂點可構成一個正六邊形,另外的兩個為零矢量,位于六邊形的中心,如圖1(b)所示。通過正確的開關的通斷,可順序形成不斷旋轉的電壓空間矢量,從而在異步電動機氣隙形成旋轉的磁鏈,而通過零矢量的恰當選擇可以控制磁鏈的平均旋轉速度。定子磁鏈Ψμ、轉子磁鏈Ψγ以及轉矩之間Td存在關系:,θ為定子磁鏈與轉子磁鏈之間的夾角,即磁通角,Lσ為轉子漏感。在實際的運行中,為充分利用電動機鐵心,保持定子磁鏈幅值為額定值,而轉子磁鏈幅值由負載的大小決定,要改變電動機轉矩的大小,可以通過改變磁通角θ的大小來實現。在直接轉矩控制技術中,其基本控制方法就是通過電壓空間矢量Us來控制定子磁鏈的旋轉,控制定子磁鏈的走走停停,以改變定子磁鏈的平均旋轉速度的大小,從而改變磁通角θ的大小,以達到控制電機轉矩的目的[1》。
  3高性能DSP TMS320F2812芯片
  在直接轉矩控制系統中,DSP芯片是控制器的核心,所有復雜的控制算法和控制策略都通過它來實現。TMS320F2812是Texas公司C28TM系列中最新成員,其高速的運算能力、強大的實時處理能力和高度集成化的設計結構,使得它在控制領域內得到了人們的青睞。下面介紹TMS320F2812主要特點,其結構框圖[2》如圖2所示。
  交流感應電動機直接轉矩控制系統應用分析
  圖2 TMS320F2812功能圖
  TMS320F2812的CPU是基于C28xTM的32位定點內核,主頻達150MHz.TMS320F2812芯片具有高度集成的結構,在片內集成大量的外設(如圖2所示),這些外設包括:事件管理器EVA/EVB、16通道12位模數轉換器ADC看門狗定時器Watchdog、通用輸入輸出引腳GPIO、多通道緩沖串行外設McBSP、改進CAN總線接口、雙通道串行通信接口SCIA/SCIB、串行外設接口SPI等。與C28xTM DSP以前的芯片相比,TMS320F2812有自己的特點:(1)它是C2000系列中第一代32位的定點DSP芯片(C24xTM為16位DSP芯片);(2)芯片內部有3個32位定時器;(3)具有12位的ADC(以前的為10位)和雙通道SCIA/SCIB;(4)有多通道緩沖串行外設McBSP;(5)采用改進的哈佛結構和八級流水線作業;(6)存儲空間大大擴展,其片內存儲器資源包括:128K字×16位的Flash存儲器、128K字×16位的ROM、1K字×16位的OPT ROM、一塊1K字×16的SARAM、L0和L1上各有8K字×16位的SARAM、M0和M1上各8K字×16的SARAM;(7)可以執行32×32位的二進制補碼乘法操作,并產生64位的結果;(8)它是C2000系列性能最高的芯片,處理速度達150MIPS,實時處理能力強,能應用于很多復雜的控制算法如無速度傳感器的定向控制、運動輪廓的識別和功率因數的校正等,并且其代碼與以前各個型號的DSP兼容,它也是目前處理C/C++代碼效率最高的DSP芯片(就C2000系列而言)。由于這些特點,TMS320F2812DSP有著廣泛的應用空間。
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