【正文】 ............... 5 交流調速概述 .............................................................. 5 相關領域發(fā)展 .............................................................. 5 功率器件發(fā)展 .......................................................................................... 5 變頻技術發(fā)展 .......................................................................................... 6 電機制造技術和交流調速理論的發(fā)展 .................................................. 6 控制理論發(fā)展 .......................................................................................... 7 微處理器發(fā)展 .......................................................................................... 7 國內外研究動態(tài)和發(fā)展方向 .........錯誤 !未定義書簽。采用 TMS320F2812 定點數(shù)字信號處理器為主控芯片，完成電流環(huán)、速度環(huán)，位置環(huán)的算法實現(xiàn)及其控制。此外，系統(tǒng)還具有鍵盤設定及顯示功能。 關鍵字 ： DSP2812； 空間電壓矢量控制；永磁同步電機 基于 DSP的永磁同步電機控制 第 4 頁 共 74 頁 Abstract As the rapid development of modern control technology power electronic technology and puter microchip technology, the speed of regulating technique, frequency control of motor speed, with its excellent speed regulating performance and advantages of high efficiency and energy saving effect ,has bee a development direction of ac speed regulating system both at home and abroad, using the latest developments of puter electronic technology at the present stage to apply mature motor control theory, and build into a plete system has been a hot spot of research in this area. This paper is based on the theory of motor vector control system model ,the motor control special DSP chip TMS320F2812 of TI pany as the core was designed,developed a set of digital frequency control of motor speed control system for permanent mag synchronous motor. DSP development software ,the installation and application of DSP chip 2812 structure characteristics ,and the space vector control theory of motor and PWM inverter technology presents are introduced in detail in this paper. Gives the system scheme of hardware and the main module design, including the selection of main control circuit and some device the space voltage vector SVPWM modulation method and the software programming based on DSP chip is given Key words: DSP2812 ； voltage space vector control； permanent mag synchronous moto華北科技學院畢業(yè)設計 第 5 頁 共 74 頁 1. 緒論 交流調速概述 在電力系統(tǒng)中，電動機負荷約占總發(fā)電量的 60%~70%。長期以來，直流電動機因其調速性能優(yōu)越而掩蓋了其結構復雜、難以維護等缺點，廣泛應用于工程中。國內外直流傳動裝置的生產呈下降趨勢，而交流變頻調速裝置的生產大幅度上升。 隨著永磁電機控制技術的成熟和完善，永磁同步電機的應用領域也越來越廣泛：從小型到大型、從一般的控制驅動到高精度的伺服系統(tǒng)、從日常電器到各種高精尖的科技領域均采用永磁電機作為主要的驅動電機。其發(fā)展主要經歷了三個階段： 50 年代出現(xiàn)的半控型器件，由其構成的逆變器用于交流調速系統(tǒng)必須附加強迫換向電路； 70 年代以后出現(xiàn)的本身兼有開通和關斷功能的全控型高速器件和復合型器件； 80 年代以后出現(xiàn)的智能功率模塊（ IPM）是微電子技術和電力電子技術相結合的產物，它不但能提供一定的功率輸出，而且具有邏輯、控制、傳感、檢測、保護、自診斷等功能，是功率器件的重要發(fā)展方向。 SPWM 旨在輸出正弦電壓， CHBPWM 旨在輸出正弦波電流， SVPWM 是針對形成旋轉的圓形磁場提出的，所以比較適合于電機調速的矢量控制和直接轉矩控制。交流電機克服了上述直流電機調速系統(tǒng)的缺點，因而逐漸取代直流電機，成為調速和伺服系統(tǒng)的主要執(zhí)行部件。開關磁阻電機轉子結構簡單，無需勵磁，控制策略易于實現(xiàn)，可實現(xiàn)超高速運行。優(yōu)良的控制策略不僅能彌補硬件上的不足，而且能進一步提高系統(tǒng)的綜合性能。矢量控制思想的核心是將電機的三相電流、電壓、磁鏈從三相靜止坐標系中變換到以磁場定向的兩相旋轉坐標系中，從而實現(xiàn)定轉子之間的解耦。經典控制理論局限于對單輸入和單輸出系統(tǒng)的分析，對系統(tǒng)的狀態(tài)無法進行觀 測和進行定性、定量的分析。經典控制理論和現(xiàn)代控制理論都是以被控對象的數(shù)學模型為基礎，所以精確建立系統(tǒng)數(shù)學模型是至關重要的。模擬控制器具有以下優(yōu)點：抗干擾能力強，不會因峰值噪聲的影響導致致命的誤動作；控制信號連續(xù)，響應速基于 DSP的永磁同步電機控制 第 8 頁 共 74 頁 度快；信號易讀取、測量等。數(shù)字控制在傳動領域中的推廣很大程度上取決于控制芯片的性能。其中TMS320F2812 是 32 位可進行浮點運算的定點數(shù)字處理器，運算速率達到 150MIPS，片上 RAM 達 18k 16bit，片內 Flash 達 128k 16bit ，可擴展 RAM 達 1M 16bit，支持 45 個外部中斷，可擴展 SPI、 SCI 、 eCAN 、 McBSP 等串行通訊外設，具有 128 位保護密碼、兩個電機控制外設事件管理器和 16 路 12 位高精度 AD 轉換通 道等豐富的資源，非常有利于高復雜、高精度控制策略的實現(xiàn)。 1971 年，由 F． Blaschke 提出的矢量控制理論第一次使交流電機控制理論獲得了質的飛躍。 永磁交流伺服控制系統(tǒng) 永磁交流伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢如下： (1)電機調速技術的發(fā)展趨勢是永磁同步電機將會取代原有直流有刷伺服電機和步進電機及感應電機。 永磁同步電機的控制策略 現(xiàn)代交流調速控制策略主要有：矢量控制、直接轉矩控制、變壓變頻控制、轉差頻率控制等。矢量變換中的公共坐標系通常是建立在某一磁場（定子磁場、轉子磁場或氣隙磁 場）矢量的位置上，也就是由該磁場矢量確定的公共坐標系，因此矢量變換控制也稱為磁場定向控制（ Field_Oriented Control，簡稱 FOC）。 SVPWM 控制具有易于實現(xiàn)數(shù)字化、電壓利用率高、開關頻率固定等優(yōu)點。因此數(shù)學模型的建立做 以下假設：轉子永磁磁場在氣隙空間中為正弦分布、電樞繞組的反電勢波形為正弦、忽略定子的鐵心飽和，認為磁路線性、不計鐵心和渦流損耗、轉子沒有阻尼繞組； 矢量控制中，電機的變量，如電流、電壓、電動勢和磁通等，均由空間矢量來描述，并通過建立電動勢的動態(tài)數(shù)學模型，得到各物理量之間的關系，通過坐標變換，在定向坐標系上實現(xiàn)各物理量的控制和調節(jié)。三相定子坐標系定義如圖 21 所示。 圖 22 定子靜止坐標系 （ 3） 轉子旋轉直角坐標系 (dq 坐標系 ) 轉子旋轉坐標系固定在轉子上 (圖 )，其 d 軸位于轉子軸線上， q 軸超前 d 軸 900，空間坐標以 d 軸與參考坐標 ? 軸之間的電角度 ? 確定。設磁動勢波形是正弦分布的，當三相總磁動勢與兩相總磁動勢相等時，則兩套繞組瞬時磁動勢在 α， β軸上的投影也相等寫成矩陣形式得： 321112233022ABCiiN ii N i???? ???????? ????? ?????? ??????? () 考慮變換前后總功率不便，在此前提下，可以證明，匝數(shù)比應為 3223 ?NN () 代入式（ ）得 ????????????????????????????????CBAiiiii232302121132?? () 令 2/3C 表示從三相坐標系變換到兩相坐標系的變換矩陣，則 ????????????????2323021211322/3C () 如果三相繞組是 Y 型聯(lián)結不帶零線，則有 ] 0??? CBA iii ，代入式（ ）和式（ ）并整 理后得 : 華北科技學院畢業(yè)設計 第 13 頁 共 74 頁 ?????????????????????????BAiiii221032?? () 按照所采用的條件，電流變換陣也就是電壓變換陣，同時還可證明，它們也是磁鏈的變換。由于繞組匝數(shù)都相等，可以消去磁動勢中的匝數(shù)，直接用電流表示。d???i?iqidis?)(ssiF1?q基于 DSP的永磁同步電機控制 第 14 頁 共 74 頁 寫成矩陣形式，得 式中 ?????? ??????cossincoscos22 srC () 是兩相旋轉坐標系變換到兩相靜止坐標系的變換矩陣。 由于假設轉子磁鏈在氣隙中呈正弦分布，根據(jù)圖 21 及圖 222 可知： ???????????????????????)3/4cos()3/2cos(cos?????????rCBA () 另外，對于星形接法的三相繞組，根據(jù)基爾霍夫（ Kirchhoff）定律有 0??? CBA iii () 聯(lián)合式（ ）、式（ ）和式（ ）整理可以得到： ???????????????????????????????????????????????????CBACBAssssssCBApiiipLRpLRpLRUUU???230002300023 （ ） 2） 永磁同步電機在 ??坐標系上的數(shù)學模型 ??????????