基于dsp的異步電機(jī)dtc系統(tǒng)研究
胡茗，盧王平，胡學(xué)芝
（贛江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程學(xué)院，南昌330108）
摘要：在建立異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，介紹了一種以tms320f2812為主控芯片和智能功率模塊作為主電路，采用空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)得到逆變器的開關(guān)控制信號的全數(shù)異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)實現(xiàn)，給出了系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果表明，采用svpwm技術(shù)的異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)實現(xiàn)簡
單，性能優(yōu)良，大大改善了電機(jī)的運(yùn)行品質(zhì)，提高r電壓利用率。
關(guān)鍵詞：tms320f2812；直接轉(zhuǎn)矩控制；智能功率模塊；異步電機(jī)
中圖分類號：tm343 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)06-0074-04
0引 言
異步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制之后又一種新型的具有高性能的交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)，不同于矢量控制技術(shù)，它在很大程度上解決了矢量控制中計算復(fù)雜、特性易受電機(jī)參數(shù)變化的影響、實際性能難以達(dá)到理論分析結(jié)果的一些重要技術(shù)問題，其原理是利用空間矢量分析直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理是利用空間矢量分析法、采用定子磁場定向、將實時檢測到的定子電流和電壓進(jìn)行3/2變換、從而直接在靜止的α-β坐標(biāo)系下計算交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，再分別與給定轉(zhuǎn)矩和磁鏈進(jìn)行比較、進(jìn)行bang-bang控制，根據(jù)控制器輸出結(jié)果和磁鏈位置查找****開關(guān)表產(chǎn)生pwm信號，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行****控制01。本文給出了一種基于數(shù)字信號處理器tms320f2812和智能功率模塊的異步電機(jī)直接矩轉(zhuǎn)控制的實現(xiàn)方案，闡述了系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計方法，并對系統(tǒng)進(jìn)行了實驗研究，給出了實驗結(jié)果。
l dtc系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和控制原理
1.1控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
采用空間矢量分析方法，通過坐標(biāo)變換可得直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在α-β坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型為：
其電壓方程為：
定子磁鏈方程為：
轉(zhuǎn)矩方程為：
1.2系統(tǒng)控制原理
根據(jù)上述模型，可得直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示，控制系統(tǒng)在低速運(yùn)行時采用近似圓形的磁鏈軌跡，以此來保證在低定子頻率下維持轉(zhuǎn)矩和磁鏈基本不變。由圖l可見，通過檢測定子電壓ua，ub，uc和定子電流ia，ib，ic，經(jīng)3／2坐標(biāo)變換，得到uα，uβ，iα，iβ，用式(1)~式(5)計算出定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩觀測值后，即可對兩者進(jìn)行閉環(huán)控制，由磁鏈所在的空間位置和查開關(guān)表輸出開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)逆變器處于某一工作狀態(tài)時，磁鏈軌跡沿該狀態(tài)對應(yīng)的電壓矢量方向運(yùn)動，速度與電壓矢量的幅值成比例，為了改變磁鏈?zhǔn)噶康男D(zhuǎn)速度，需引入零電壓矢量，在零電壓矢量作用期間，磁鏈停止不動。交替使用工作矢量和零矢量，可有效控制磁鏈速度。這樣選擇合適的卒間電壓矢量可使定子磁鏈?zhǔn)噶康能壽E近似圓形，并且矢量旋轉(zhuǎn)的速度通過改變逆變器輸出的零電壓矢量和工作電壓矢墨的作用時間來控制。零電壓矢量是由轉(zhuǎn)矩bang-bang控制來實現(xiàn)的，其控制過程是，當(dāng)轉(zhuǎn)矩與給定值的差值大于滯環(huán)寬度時，逆變器轉(zhuǎn)入零矢量控制，磁鏈停轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩下降，直到轉(zhuǎn)矩與給定值的差值小于滯環(huán)寬度時，再轉(zhuǎn)人工作矢量狀態(tài)，如此反復(fù)�？刂七^程中，如果定子磁鏈要求增加，dψ1=1，如果定子磁鏈要求減小，dψ1=0;如果轉(zhuǎn)矩要求增加，dte=l，如果轉(zhuǎn)矩要求減小，d te=o，如果轉(zhuǎn)矩不變，dte=0。根據(jù)ddψ1和dte及定子磁鏈在空間的位置，按開關(guān)表選出合適的電壓矢量。逆變器再將空間電壓矢量在采樣結(jié)束時加至電機(jī)的定子端控制電機(jī)運(yùn)行。
2系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計
2.1系統(tǒng)硬件組成
如圖2所示，系統(tǒng)以tms320f2812為控制核心，以ipm模塊為逆變器來實現(xiàn)對異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的全數(shù)字化控制框圖。
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