基于TMS320F2812的电动变桨控制器设计研究-控制理论与控制工程专业论文.docxVIP

硕 士 学 位 论 文 基于 TMS320F2812 的电动变桨控制器 设计研究 Design and Research of Pitch Servo Controller Based on TMS320F2812 作 者 姓 名： 潘冬宁 学科、专业 ： 控制理论与控制工程 学 号 ： 0207429 指 导 教 师： 董海鹰 教授 完 成 日 期： 2010 年 6 月 兰 州 交 通 大 学 Lanzhou Jiaotong University 摘 要 目前，对风能资源的充分利用已经受到了世界各国的重视，高效而可靠的风力发电 系统的研究与开发己经成为能源技术领域的热点。大型风电机组多采用变桨距调节技 术，而电动变桨伺服控制系统技术以其结构清晰、控制精度高、响应速度快等优点成为 变桨距调节技术的发展趋势。本文针对兆瓦级风电机组电动变桨伺服系统的功能要求， 对电动变桨控制器进行了研究与设计。 首先，本文介绍了风力发电机组变桨系统的基本原理，在对电动变桨伺服系统结构 进行分析的基础上，选择了交流异步电机作为电动变桨伺服系统的驱动部件，IPM (智 能功率模块)作为伺服驱动器逆变部分的功率器件。 其次，根据电动变桨控制器的功能需求，设计了变桨控制器，以 TMS320F2812 作 为控制器的核心处理器，主要完成变桨控制策略以及电机的位置、速度、电流三闭环控 制，以 FPGA 作为协处理器，用于复杂的逻辑控制、各种数字信号的预处理、模数转换 的控制等，并通过 FPGA 架构了 TMS320F2812 的外围电路，减少了分立元件的应用， 提高了系统的可靠性。TMS320F2812 与 FPGA 协同控制，完全可以满足系统对实时性 和可靠性的要求。以 16 位精度 ADS8365 作为系统的模数转换器，可以满足系统对高精 度的要求。最终根据电磁兼容性设计要求，绘制了控制板的 PCB，并请 PCB 加工厂商 制作了实物，方便后续实验测试以及进一步研究应用。采用模块化的设计思想，进行了 系统的软件设计，给出了基于 DSP 的软件设计和基于 FPGA 的软件设计，两者协同作 用，优势互补，共同完成变桨控制器的功能。 最后，对设计的变桨控制器进行了相关的仿真及测试，变桨控制器可以通过 CAN 总线与上位机通讯，接收上位机的相关指令，完成变桨功能，并能向上位机反馈实时的 状态信息。测试结果表明，此变桨控制器性能良好，功能完善，具有较高的准确性和稳 定性。 关键词：电动变桨；变桨控制器；TMS320F2812；FPGA 论文类型：应用技术研究 I - Abstract At present, researchers all around the world are attracted by taking use of wind energy, the control technology of wind turbine generators is developing rapidly. pitch control technology has been used by most of large-scale wind turbine generators, especially the electric pitch control system which comes out by clearness in its structure, control and high precision. The function requirements of electric pitch servo control systerm and the controller are designed and researched in this paper. Fisrt of all in the dissertation,Wind turbine generators pitch control system is introduced.Based on the analysis of the structure of electric pitch control servo system, asynchronous motor is selected as an driven component of electric pitch control servo system and IPM(intelligent power module) is selected as a power devices of the servo drive inverter. Secondly, accordin