基于TMS320F2808异步电动机控制系统的研究与实现
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随着电力电子技术和交流调速技术的发展,异步电动机矢量控制技术已经逐步成熟起来,并获得了优良的静动态性能。近年来,无速度传感器技术成为了研究热点,特别是无速度传感器在高性能的矢量控制系统的产品实现上吸引了人们的关注。本论文主要研究了基于TMS320F2808异步电动机控制系统的实现,并利用所设计的实验平台对变频器进行了深入分析和研究。本论文在异步电动机数学模型的基础上分析了基于转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统,并利用电压空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)和模型参考自适应技术(MARS)实现了异步电动机的无速度传感器矢量控制。然后,搭建了以TI公司的TMS320F2808为控制核心的,主电路采用三菱公司的智能功率模块PS21865的无速度传感器矢量控制系统硬件实验平台。详细介绍了控制系统的主电路和控制电路设计,包括整流电路、滤波电路、逆变电路、检测电路、保护电路、隔离电路等;为了提高系统控制精度、稳定性和快速性,实现高性能的闭环控制,本系统的电流检测采用了具有高精度的闭环霍尔电流传感器进行检测,电压检测采用了方法比较简单的电阻分压法进行检测;并对电路中各元器件的参数选择做出了详细的分析与计算。本系统设计的硬件电路为异步电动机控制系统软件的设计实现提供了良好的硬件平台。最后,利用空载实验和堵转实验实现了异步电动机的离线参数辨识,并完成了相电流、死区时间、SVPWM等实验,通过对实验结果的分析,可以看出本系统设计具有良好的静动态性能。
摘要 | 第4-5页 |
Abstract | 第5-6页 |
1 绪论 | 第10-15页 |
1.1 引言 | 第10-11页 |
1.2 交流调速技术的概况 | 第11-12页 |
1.3 交流调速系统的控制策略 | 第12-14页 |
1.4 论文的主要研究内容及结构安排 | 第14-15页 |
2 异步电动机矢量控制系统 | 第15-34页 |
2.1 矢量控制原理 | 第15-19页 |
2.2 矢量控制的坐标变换 | 第19-21页 |
2.3 异步电动机在不同坐标系下的数学模型 | 第21-25页 |
2.4 转子磁场定向异步电动机的数学模型和特点 | 第25-26页 |
2.5 异步电动机转子磁链观测 | 第26-28页 |
2.6 无速度传感器矢量控制系统的转速辨识方法 | 第28-32页 |
2.7 基于 MARS 的无速度传感器矢量控制系统基本结构 | 第32-33页 |
2.8 本章小结 | 第33-34页 |
3 系统硬件设计与实现 | 第34-54页 |
3.1 系统总体结构图 | 第34-35页 |
3.2 系统主电路设计 | 第35-41页 |
3.2.1 整流电路 | 第35-37页 |
3.2.2 直流滤波电路 | 第37-38页 |
3.2.3 逆变电路 | 第38-41页 |
3.3 系统控制器 | 第41-43页 |
3.4 系统检测电路 | 第43-45页 |
3.4.1 电流检测电路 | 第43-44页 |
3.4.2 直流母线电压检测电路 | 第44-45页 |
3.5 保护电路 | 第45-49页 |
3.5.1 启动保护 | 第46页 |
3.5.2 过流保护 | 第46-48页 |
3.5.3 过欠压保护 | 第48页 |
3.5.4 IPM 故障信号处理 | 第48-49页 |
3.6 PWM 信号隔离电路 | 第49-50页 |
3.7 PWM 信号输出控制电路 | 第50-51页 |
3.8 DSP 的供电电源电路 | 第51-52页 |
3.9 串行通信电路 | 第52-53页 |
3.10 本章小结 | 第53-54页 |
4 系统软件的设计 | 第54-59页 |
4.1 系统软件主程序 | 第54-55页 |
4.2 中断服务子程序 | 第55页 |
4.3 AD 采样子程序 | 第55-56页 |
4.4 故障中断子程序 | 第56-57页 |
4.5 串行通信子程序 | 第57-58页 |
4.6 本章小结 | 第58-59页 |
5 实验结果与分析 | 第59-65页 |
5.1 电动机参数 | 第59页 |
5.2 实验结果及分析 | 第59-64页 |
5.3 本章小结 | 第64-65页 |
6 总结与展望 | 第65-67页 |
6.1 总结 | 第65-66页 |
6.2 展望 | 第66-67页 |
附录Ⅰ:异步电动机矢量控制系统控制电路原理图 | 第67-68页 |
附录Ⅱ:异步电动机矢量控制系统主电路原理图 | 第68-69页 |
附录Ⅲ:控制系统的实物图 | 第69-70页 |
参考文献 | 第70-74页 |
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 | 第74-75页 |
致谢 | 第75页 |
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