基于dsp的異步電機dtc系統(tǒng)研究
胡茗，盧王平，胡學芝
（贛江職業(yè)技術學院電子工程學院，南昌330108）
摘要：在建立異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的數(shù)學模型基礎上，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)制技術得到逆變器的開關控制信號的全數(shù)異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)實現(xiàn)，給出了系統(tǒng)的硬件和軟件結構。實驗結果表明，采用svpwm技術的異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)實現(xiàn)簡
單，性能優(yōu)良，大大改善了電機的運行品質(zhì)，提高r電壓利用率。
關鍵詞：tms320f2812；直接轉(zhuǎn)矩控制；智能功率模塊；異步電機
中圖分類號：tm343 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)06-0074-04
0引 言
異步電動機直接轉(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變頻調(diào)速技術，不同于矢量控制技術，它在很大程度上解決了矢量控制中計算復雜、特性易受電機參數(shù)變化的影響、實際性能難以達到理論分析結果的一些重要技術問題，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行3/2變換、從而直接在靜止的α-β坐標系下計算交流電機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，再分別與給定轉(zhuǎn)矩和磁鏈進行比較、進行bang-bang控制，根據(jù)控制器輸出結果和磁鏈位置查找****開關表產(chǎn)生pwm信號，直接對逆變器的開關狀態(tài)進行****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計方法，并對系統(tǒng)進行了實驗研究，給出了實驗結果。
l dtc系統(tǒng)數(shù)學模型和控制原理
1.1控制系統(tǒng)數(shù)學模型
采用空間矢量分析方法，通過坐標變換可得直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在α-β坐標系上的數(shù)學模型為：
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，即可對兩者進行閉環(huán)控制，由磁鏈所在的空間位置和查開關表輸出開關狀態(tài)。當逆變器處于某一工作狀態(tài)時，磁鏈軌跡沿該狀態(tài)對應的電壓矢量方向運動，速度與電壓矢量的幅值成比例，為了改變磁鏈矢量的旋轉(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矢量的軌跡近似圓形，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�？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束時加至電機的定子端控制電機運行。
2系統(tǒng)硬件與軟件設計
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)對異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的全數(shù)字化控制框圖。
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