應用DSP的異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) (1)2011-05-11 23:45:17來源:互聯(lián)網(wǎng)

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【摘　要】　介紹了TMS320F240數(shù)字信號處理單片機在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中的應用，給出了控制系統(tǒng)的軟硬件關(guān)鍵設(shè)計。
關(guān)鍵詞：直接轉(zhuǎn)矩控制，DSP，異步電機
　　
1　引　言
　　直接轉(zhuǎn)矩控制是一種高性能的交流調(diào)速技術(shù)，它直接在定子坐標系下分析交流電機的數(shù)學模型，控制電動機的轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。但是直接轉(zhuǎn)矩控制強調(diào)轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈控制，對轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈空間位置計算精度要求很高，因而系統(tǒng)構(gòu)成比較復雜，要實現(xiàn)有效的直接轉(zhuǎn)矩控制，高性能的單片機是必不可少的。德州儀器的TMS320F240數(shù)字信號處理單片機專門針對電機控制系統(tǒng)設(shè)計，本文介紹它在直接轉(zhuǎn)矩控制中的應用。

2　直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡介
直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理圖如圖1。

　　在圖1中，適當控制逆變器的開關(guān)Sa、Sb、Sc（包括Sa、Sb、Sc下橋臂非門）的狀態(tài)，就能夠得到八種空間矢量電壓，除兩種是0矢量外，另外六種矢量構(gòu)成正六邊形的六條邊，在異步電機上得到旋轉(zhuǎn)的定子空間磁場，并且通過0電壓矢量調(diào)節(jié)定子磁場的平均旋轉(zhuǎn)速度。

　　為了得到圖1中的正六邊形軌跡磁場（用來替代三相交流電產(chǎn)生的圓形軌跡磁場），確定磁場的空間位置成為重要的工作環(huán)節(jié)。根據(jù)－isRs）dt可以求出定子磁場的大小，但為了減少電壓和電流傳感器的數(shù)量，通常只使用兩相傳感器，通過計算再得出另外一相電壓和電流。

3　控制系統(tǒng)的硬件組成
　　本系統(tǒng)以TI公司的TMS320F240數(shù)字信號處理單片機為核心，控制日本FUJI生產(chǎn)的IPM（智能功率模塊），從而把直流電壓轉(zhuǎn)換成交流矢量電壓，驅(qū)動異步電機運轉(zhuǎn)。其基本工作過程是：首先根據(jù)外部給定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩要求，計算出定子磁場的幅值，然后建立定子磁場，最后施加工作電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)定子磁場。因此，我們按照圖2的硬件結(jié)構(gòu)結(jié)合DSP單片機的特點設(shè)計系統(tǒng)。

　　由于TMS320F240本身帶有A／D轉(zhuǎn)換器，所以我們沒有必要再外加A／D轉(zhuǎn)換。同時，電機的轉(zhuǎn)速采用軟件計算獲得，因而沒有速度檢測環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)硬件最小化。