基于dsp的三相交流电机变频调速控制器的设计__（本科）毕业论文设计.docVIP

基于DSP的三相交流电机变频调速控制器的设计 摘要: 由于三相交流异步电动机具有优良的性能，因此其在工业场合应用广泛。所讨论的调速系统以三相交流 异步电动机为被控对象，以TMS320LF2407A （16 位定点DSP 芯片）为处理器，采用智能功率模块PM10CSJ060,通过 SPWM 技术对交流电机进行恒压频比控制，设计并实现了基于DSP 的变频调速（Variable Velocity Variable Frequence，简称VVVF）控制系统。 关键词: 异步电动机；变频调速；脉宽调制/ 数字信号处理器；恒压频比控制 引言 在工矿企业中，电动机是应用面最广、数量最多的电气设备之一，因而电机的运动和控制与企业的产品质量和效益密切相关。交流变频调速技术是电力电子技术、微电子技术、控制技术高度发展的产物。交流变频调速技术的优越性体现在节电显著和调速性能卓越两个方面。针对这一情况，设计了基于DSP TMS320LF2407A 及智能功率模块PM10CSJ060的交流电机变频调速系统。TMS320LF2407A 是专为电机控制而优化设计的单片DSP 控制器，它不仅具备强大高速的运算处理能力，而且在片内集成了丰富的电机控制外围部件，如事件管理器、PWM 产生电路、ADC 转换模块等，这为实现交流电机变频调速控制提供了极大的便利。而智能功率模块（Intelligent Power Module，简称IPM）将大功率开关器件和驱动电路、保护电路、检测电路等集成在同一个模块内，是电力集成电路PIC 的一种。设计中采用恒压频比控制法实现了调速，其算法简单，控制灵活，是一种较为实用的方法。 第一章、概论 DSP的发展趋势 在计算机技术日新月异的时代，嵌入式系统软件、硬件不断进行着新的突破性发展。如今DSP操作系统和DSP应用已经成为当今嵌入式系统应用领域中最热门的技术，是高校、科研院所和高新技术企业的DSP软件、硬件开发人员的新的课题。 DSP实时嵌入式操作系统是一种实时的、多任务的操作系统软件，它是DSP系统（包括硬、软件系统）极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口。 目前，DSP实时操作系统的品种较多，据统计，仅用于信息电器的DSP操作系统就有10种左右。与通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。DSP技术应用前景将非常广阔。DSP应用产品具有巨大的市场需求前景，仅就美国市场而言，据估计，21世纪将有1亿辆汽车、几千万台个人通信装置、每个家庭中5～20个联网的家用电器以及数以百万计的工厂使用DSP系统。业界分析家认为，DSP系统在IP电话、游戏装置和手持式通信装置的推动下将会有突飞猛进的发展。DSP系统不仅在传统的工业控制、通信和图象处理领域有极其广泛的应用空间，如智能工控设备、POS/ATM机、IC卡等，而且在信息家电领域的应用更具 图2.3 单极性脉宽调制波的形成 (A)调制波和载波 (B)单极性SPWM波形 这时的调制情况是：当正弦调制波电压高于三角载波电压时，相应比较器的输出电压为正电平，反之则为零电平。只要正弦调制波的最大值低于三角载波的幅值，由图2.3(A)的调制结果必然形成图2.3(B)所示的等幅不等宽而且两侧窄中间宽的SPWM脉宽调制波形。负半周用同样的方法调制后再倒相而成。 单极性调制的工作特点：每半个周期内，逆变桥同一桥臂的两个逆变器件中，只有一个器件按脉冲系列的规律时通时断的工作，另一个完全截止；而在另半个周期内，两个器件的工作情况正好相反。流经负载Z的便是正、负交替的交变电流，如图2.4所示。 图2.4单极性调制工作特点 2.3双极性SPWM控制技术 双极性调制技术与单极性相同，只是功率开关器件通断情况不一样。图2.5绘出了三相双极式的正弦脉宽调制波形。当A相调制波uAut时，V1导通，V2关断，使负载上的相电压为UA=+U/2(假设交流电机定子绕组为星型联接，其中性点0与整流器输出端滤波电容器的中点0相连，那么当逆变器任一相导通时在电机绕组上所获得的相电压为U/2，见图2.5(b)；当uAut时，V1关断而V2导通，则UA=－U/2。)所以A相电压UA是以+U/2和-U/2为幅值作正、负跳变的脉冲波形。同理，图2.5(c)的UB是由V3和V4交替导通得到的，图2.5(d)的UC是由V5和V6交替导通得到的。由UA和UB相减，可得逆变器输出线电压波形UAB[图2.5(e)]。UAB的脉冲幅值为+U和－U。尽管相电压是双极性的，但是合成后的线电压脉冲系列与单极性相电压合成的结果一样都是单极性的。 图2.5双极性SPWM逆变器三相输出波形 综上所述，双极性调制的工作特点：逆变桥在工作时，同一