异步电机矢量控制系统.docVIP

目录 引言………………………………………………………………………………… 1 一 异步电机控制原理………………………………………………………… 1 异步电机控制的数学模型………………………………………… 1 SVPWM原理 ………………………………………………………… 2 二 控制系统硬件组成………………………………………………………… 3 2.1 定子电流检测………………………………………………………… 3 2.2 转速检测……………………………………………………………… 4 三 控制系统软件设计……………………………………………………………5 四 实验结果………………………………………………………………………6 五 结束语…………………………………………………………………………7 异步电机矢量控制系统设计 引言 　　随着现代控制理论、微处理技术和电力 HYPERLINK \t _blank 电子技术的不断发展，基于矢量控制的高性能交流传动系统得到广泛的应用。异步电机是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统，若以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标，再利用坐标变换，就可以把定子电流中的励磁分量和转矩分量独立开来分别进行控制。这就是矢量控制的出发点。SVPWM调制技术把 HYPERLINK /product/file500.html \t _blank 逆变器和电机看成一个整体来处理，所得模型简单，便于处理器实时控制，并具有转矩脉动小、噪声低、电压利用率高等优点。本文以TI公司的专用电机控制芯片 HYPERLINK /stock-ic/TMS320F2812.html \t _blank TMS320F2812为核心，给出了整个异步电机矢量控制系统的设计方案，并通过实验验证了其有效性。 一、 异步电机矢量控制原理 　　矢量控制技术自从上世纪60、70年代开始，国内外众多专家学者就已经进行了潜心的研究，因此，矢量控制技术发展至今，内容已经非常丰富。本文只讨论基于转子磁场定向的矢量控制原理。 　　1．1 异步电机控制的数学模型 　　鼠笼式异步电机在d，q两相同步旋转坐标系下的数学模型的电压???程为： 其中：usd和usq分别为d，q旋转坐标系下的定子电压；isd和isq分别为d，q旋转坐标系下的定子电流；ird和irq分别为d，q旋转坐标系下的转子电流；Rs和Ls分别为定子绕组的 HYPERLINK /product/searchfile/294.html \t _blank 电阻与自感；Rr和Lr分别为定子绕组的电阻与自感；Lm为定转子互感；P为微分算子；ω1为同步旋转角频率；ωs为转差角频率； 　　将转子磁链矢量定在d轴方向上，可以推导出转子磁链为： 　　其中：Tr为转子时间常数。 　　由式(2)可见，调节定子电流的isd分量可以调节转子磁链ψr，而当保持该定子电流磁通分量不变时，转子磁通保持不变。其转矩方程为： 　　其中：Te为电磁转矩；np为电机的极对数；由式(3)可见，控制定子电流isq分量可以控制电机的电磁转矩Te，通过该转矩分量可以调节电机的转速。该控制系统采用双闭环结构，图1所示是其控制系统结构原理图。 　　该控制系统所检测的两相定子电流经Clarke与Park变换后可产生转矩电流分量和励磁电流分量，然后结合检测转速并通过电流模型计算坐标变换所需的磁链角。检测转速与给定转速误差经PI调节后将生成转矩给定值。转矩电流分量与励磁电流分量的误差经PI调节可产生u小M。给定值，并在通过旋转坐标变换后输入SVPWM模块以产生6路PWM波，从而控制逆变器。 　　1．2 SVPWM原理 　　电压空间矢量PWM技术是SPWM技术与电机磁链圆形轨迹直接结合的一种方法。它从电动机角度出发，直接以电动机磁链圆形轨迹控制为目的，该方法不仅在控制上与SPWM的效果相同，而且更直观，物理意义更明晰，实现起来也很方便。SVPWM调制方法是利用交替使用不同的电压空间矢量(六个基本电压矢量和两个零矢量)合成实现的。参考矢量合成规则是：由当前参考矢量所在扇区的两个电压矢量分别作用一定时间合成所得。为了补偿参考矢量的旋转频率，设计时需要插入零矢量。 二、 控制系统硬件组成 　　本系统主 HYPERLINK /product/searchfile/1053.html \t _blank 电路由整流电路、中间直流电容滤波和 HYPERLINK /icstock/124/IGBT.html \t _blank IGBT模块封装逆变器等组成。 HYPERLINK /product/searchfile/4604.html \t _blank 控