感應電機無速度傳感器直接轉矩控制系統的設計畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 轉矩不變。|2T??A對磁鏈控制的原則與轉矩控制類似，首先計算磁鏈誤差 ：?A*??A式中， 磁鏈給定值； 磁鏈實際值，由磁鏈觀測器得出。?徐州師范大學本科生畢業設計 感應電機無速度傳感器直接轉矩控制系統的設計29設置滯環帶寬 ，則磁鏈控制信號甲 由 決定，即:若 ，??Q?A2???A則甲 =0，要求選用電壓空間矢量使磁鏈幅值減小； ，則 =1，要Q??Q求選用電壓空間矢量使磁鏈幅值增大；若 ，則 不變，選用電壓空|2???A間矢量應使磁鏈幅值不變。0teT*?Ae??0s*s?*s?A*s圖 恒定圓形磁鏈軌跡控制示意圖 圖 轉矩變化控制示意圖理論上講， 取的越小，則轉矩控制和磁鏈控制就越精確。但T??、的大小又受功率器件的開關頻率的限制。一般來說，器件的開關頻率越T?、低，相應選取的 就應越大，即滯環變寬。這樣，雖然系統的性能稍稍變?、差，但整個系統仍能穩定運行。若器件開關頻率較低時仍然取較小的 ，T??、則滯環也就失去了意義，系統也可能會出現震蕩現象。實際上，兩個控制器在控制系統中的“地位”標在于實現高性能的轉矩控制，因此，轉矩控制環誤差帶(即滯環寬度 εT 的整，磁鏈幅值的恒定控制就顯得并不十分重要。也因此引出了直接轉矩控制系統的兩種形式:一種是由德國 教授提出的基于正六邊形磁鏈軌跡控制的直接轉矩控制及其改進算法；一種是由日本學者 I,Takahashi 提出的基于準圓形磁鏈軌跡控制的直接轉矩控制及其派生算法。兩種方法各有利弊，在大功率、低開關頻率場合，前徐州師范大學本科生畢業設計 感應電機無速度傳感器直接轉矩控制系統的設計30者比較合適。在功率器件開關頻率較高的中小功率領域，后者占據了優勢地位。無論采用那種控制方案，都是通過轉矩和磁鏈兩個控制器來共同控制逆變器開關狀態，以使電機定子磁鏈在沿給定軌跡〔正六邊形或準圓形)運動的同時，實現電機轉矩的高動靜態性能。磁鏈位置的判斷以及電壓矢量的選擇。 磁鏈位置的判斷非零電壓矢量有六個，它們的分布也是固定的，如圖 所示，當磁鏈位于不同位置時，同一個電壓矢量，對于磁鏈和電磁轉矩的作用是不相同的，所以電壓矢量的選擇不僅僅根據磁鏈的大小來，還要知道磁鏈的具體位置。我們沿逆時針方向將定子磁鏈的位置劃分為六個扇區： , 如圖 。16?—1U23456( 1 0 0 )( 1 0 1 )( 0 0 1 )( 0 1 1 ) ( 0 1 0 ) ( 1 1 0 ) ??u?1?2?3?4?5?6?圖 磁鏈位置及電壓矢量由圖 可知當磁鏈位于兩區間的交界處時 軸的分量正好等于磁鏈幅值?的一半，因此根據磁鏈的 分量與磁鏈的 1/2 比較結果，再結合 分量的正負??情況即可正確判斷磁鏈當前所在的扇區。磁鏈位置的具體判別方法如表 51：徐州師范大學本科生畢業設計 感應電機無速度傳感器直接轉矩控制系統的設計31ψβ ψα 扇區Ψα＞|Ψ|/2 θ2|Ψ|/2＜ψα＜|Ψ|/2 θ1＜0ψα＜|Ψ|/2 θ6Ψα＜|Ψ|/2 θ5|Ψ|/2＜ψα＜|Ψ|/2 θ4＜0Ψα＞|Ψ|/2 θ3表 51 電壓矢量選擇表綜合以上轉矩控制量 TQ，磁鏈控制量 ，和磁鏈位置 ，可以正確的選Q??擇合適的電壓矢量 ，從而對電機進行調節控制。表 22 和表 23 給出了優化了u的正轉和反轉定子電壓開關的選擇。徐州師范大學本科生畢業設計 感應電機無速度傳感器直接轉矩控制系統的設計32表 52 正轉定子電壓開關矢量表 θ Ψq TQ θ1 θ2 θ3 θ4 θ5 θ61 110 010 011 001 101 1000 111 000 111 000 111 00011 101 100 110 010 011 0011 010 011 001 101 100 1100 000 111 000 111 000 11101 001 101 100 110 010 011表 53 反轉定子電壓開關矢量表 θ Ψq TQ θ1 θ2 θ3 θ4 θ5 θ61 101 100 110 010 011 0010 111 000 111 000 111 0001 1 110 010 011 001 101 1001 001 101 100 110 010 011徐州師范大學本科生畢業設計 感應電機無速度傳感器直接轉矩控制系統的設計330 000 111 000 111 000 1110 1 011 001 101 100 110 010 主程序設計主程序每 10μs 由硬件定時器發出的中斷信號啟動并執行一次，它負責執行整個軟件整個必經流程。主要要完成以下幾個重要的步驟：（1）系統初始化：MS32OLF2407A 各個模塊的工作方式由相應的控制寄存器設定，因此在主程序的開始就必須根據要求設定好各個控制寄存器的初始值。包括:①p 比時鐘設定，OSp 的工作頻率設定為 30HZ，這個可以通過系統控制和狀態寄存器 1(SCSRI)設定。②輸入輸出端口的初始化，這個可以通過 I/O 復用輸出控制寄存器(MCRx)設定。③串行通信接口的軟件配置，通過串行通信接口通信控制寄存器(SCICCR)、串行通信接口控制寄存器(SCICTLI)和串行通信接口波特率寄存器(SCIHBAUD 和 SCILBAUO)這些控制寄存器來初始化所需的串行通信接口通信格式，包括操作模式、協議、波特率、字符長度、奇/偶效驗位等。④AO 工作方式位，設置轉換觸發事件和通道數，可通過 AOC 控制寄存器(AOCTR 以)和最大轉換通道寄存器(MAxCONV)設置。⑤對事件管理模塊 EVA 或 EVB 的設置的內容很多，主要包括:定時器 4 的設定，全比較 PWM 單元的設定，PWM工作方式的設定，死區時間的設計和 QEp 工作方式的設定等等。（2）實時檢測:為了使控制系統盡可能的得到最新的實時數據，對定子電壓、電流的測量放置在主程序的主循環中。本系統需要測量的電機 3 個定子端電壓和 2 個定子相電流。（3）調用電機模型子運算程序。（4）調用調節器子程序：需要調用調節器子程序包括速度調節器子程序、轉調節器子程序、磁鏈調節器子程序和零狀態調節器子程序，從而分別給出速度調節信號、轉矩調節信號、磁鏈調節信號和零狀態信號。（5）控制信號輸出:根據第(4)步得到的速度調節信號、轉矩調節信號、磁鏈調節信號和零狀態信號綜合考慮后給出變頻器的三相最優開關控制信號，由 I/O徐州師范大學本科生畢業設計 感應電機無速度傳感器直接轉矩控制系統的設計34口輸出去驅動 IGBT 驅動器。主程序框圖如圖 。 子程序設計子程序、中斷服務程序的設計負責完成對速度的測量，開關量信息的捕捉，串行中斷程序、以及故障處理程序。(1)開關量信息的捕捉:控制面板設定開關量信息(如啟動、停止、正轉、反轉、點動加速、點動減速和復位)時，同時給一定一個低電平信號，使TMS320LF2407A 的 XINT1 和 XINT2 外部引腳拉低至少 6 個或 12 個時鐘周期CLKOUT，這樣才能被 CPU 認可。(2)控制策略子程序:控制策略子程序主要包括 3/2 變換子程序、定子磁鏈計算子程序、電磁轉矩計算子程序、速度調節器子程序、轉矩調節器子程序、磁鏈調節器子程序等等。(3)串行中斷子程序和故障處理子程序。子程序流程圖如圖 NY開 始系統初始化模塊系統狀態控制模塊執行中斷子程序 ？執行中斷服務子程序圖 主程序流程圖徐州師范大學本科生畢業設計 感應電機無速度傳感器直接轉矩控制系統的設計35轉 矩 模 型定 時 器 中 斷保 護 現 場讀 取 A D 采 樣 值3 / 2 坐 標 變 換磁 鏈 模 型P I 調 節轉 矩 滯 環 調 節磁 鏈 滯 環 調 節磁 鏈 區 間 判 斷查 表輸 出 P W M恢 復 現 場中 斷 返 回圖 子程序流程圖徐州師范大學本科生畢業設計 感應電機無速度傳感器直接轉矩控制系統的設計36結 束 語晶體管 IGBT 以及新型高性能控制器 DSP 的出現，為異步電動機直接轉矩控制系統的設計提供了理論基礎和物質保證。在本文的設計中采用了 TI 公司的 TMS320LF2407A 芯片為控制核心，利用電壓空間矢量的控制方法，用軟硬件成功實現了對無速度傳感器直接轉矩控制在三相交流電機調速中的應用。本文主要做了如下的工作：（1） 對交流異步電動機進行數學建模，將定子電流進行解耦，分解為磁鏈分量和轉矩分量。（2） 通過解耦的異步電動機對其兩個電流分量分別進行控制從而達到轉矩的控制。（3） 用 un 模型來觀測磁鏈，并計算轉矩、判斷磁鏈位置，來確定 PWM 的輸出信號，最終達到動態控制。（4） 設計硬件電路和軟件框圖，將直接轉矩控制技術應用到實際控制中來。徐州師范大學本科生畢業設計 感應電機無速度傳感器直接轉矩控制系統的設計37[參考文獻][1][M].北京:高等教育出版社，2022.[2][M].北京:機械工業出版社，2022.[3][M].北京:機械工業出版社，1995.[4][M].北京:高等教育出版社，2022.[5]陳伯時，[M].北京:機械工業出版社，1999[6]李建軍，盛潔波，土翠，[J].電工技術學報，2022.[7][J].電氣傳動2022,1:821.[8] 三點式逆變器電壓空間矢量控制方法[J].同濟大學學報,2022,2:165170.[9]彭松，電動汽車用異步電機矢量控制研究[D]，2022 年中科院電工所碩士畢業論文.[10] 結構、原理及應用[D]，北京：北京航空航天出版社，2022. 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