【正文】 本文采用交－直－交變頻調(diào)速方式，主回路由不可控整流電路，濾波/緩沖環(huán)節(jié)，智能功率模塊IPM構(gòu)成的逆變電路組成。由于開(kāi)關(guān)頻率和矢量組合的限制，空間電壓矢量的合成矢量只能以某一步進(jìn)速度旋轉(zhuǎn)，從而使矢量端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一多邊形準(zhǔn)圓形軌跡。為區(qū)別六種狀態(tài)，令：S=A+2B+4C （）則S可為1至6六個(gè)整數(shù)值，正好與六個(gè)扇區(qū)一一對(duì)應(yīng)，只是在具體數(shù)值順序上與扇區(qū)實(shí)際順序有所差別，用式()，圖中棱形區(qū)域外的1至6六個(gè)數(shù)值為式()計(jì)算出的數(shù)值，棱形區(qū)域內(nèi)的I至VI六個(gè)數(shù)為實(shí)際扇區(qū)號(hào)。實(shí)際上，若進(jìn)一步結(jié)合矢量圖幾何關(guān)系分析，： ， 且 （）使用式()判斷扇區(qū)與式()等效，且與以Uref*無(wú)關(guān)，完全避免了計(jì)算非線性函數(shù)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)就容易多了。 電壓空間矢量所在扇區(qū)的判斷本文SVPWM的調(diào)制，是將電機(jī)兩維靜止坐標(biāo)α、β坐標(biāo)系上的兩個(gè)正交電壓向量和作為空間矢量信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)制的給定。傳統(tǒng)的SPWM最大相電壓峰值是Ud/2，%。式()中，當(dāng)T4，T6不足時(shí)，插入零矢量補(bǔ)足，一般地，有： （）式中T00、T07分別代表零矢量U0、U7的作用時(shí)間。為了保證平均值等效原理的有效性，應(yīng)該滿足T4+T6Ts；該條件保證了輸出波形無(wú)畸變，也決定了SVPWM的最大輸出限定。為獲得旋轉(zhuǎn)的空間電壓矢量，只有利用各矢量的作用時(shí)間的不同來(lái)等效合成所需要的矢量。相鄰兩非零矢量和零矢量在時(shí)間上的不同組合，可以得到該扇區(qū)內(nèi)的一組等幅不同相的空間電壓矢量。零矢量位于原點(diǎn)，相鄰非零矢量之間的夾角為60度。以直流側(cè)中點(diǎn)作為參考點(diǎn)，當(dāng)上管導(dǎo)通時(shí)輸出電壓為Ud/2，下管導(dǎo)通時(shí)輸出電壓為Ud/2。電壓矢量可以表示為： （）定子電壓方程為： （）當(dāng)轉(zhuǎn)速不是很低時(shí)，定子電阻壓降較小，可以忽略，則有： （）這表明電壓空間矢量的方向與磁鏈的運(yùn)動(dòng)方向一致?；ゲ?200的三相電壓，其矢量相加的合成矢量是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的空間矢量，并且幅值不變，是每相電壓的3/2倍。αβ為靜止坐標(biāo)系，dq為任意角速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，αβ靜止坐標(biāo)系變換為dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系時(shí)，圖中θ為α軸與d軸之間的夾角，dq繞組在空間垂直放置，且加上直流Ud和Uq，并讓d，q坐標(biāo)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，則產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)與αβ坐標(biāo)系等效。 三相繞組與二相繞組的軸線設(shè)定 C3s/2s變換和C2s/3s變換這是三相定子ABC坐標(biāo)系與兩相定子αβ坐標(biāo)系之間的變換，稱為Clar變換，也叫3/2或3s/2s變換。對(duì)于DSP由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)需設(shè)計(jì)其最小系統(tǒng)：包括對(duì)電源電路、晶振電路、復(fù)位電路、JTAG的設(shè)計(jì)。成就這一進(jìn)展的前提就是DSP每MIPS價(jià)格目標(biāo)已設(shè)定為幾個(gè)美分或更低。同時(shí)，TI瞄準(zhǔn)DSP電子市場(chǎng)上成長(zhǎng)速度最快的領(lǐng)域。當(dāng)設(shè)計(jì)師努力使DSP處理器每MIPS成本降到了適合于商用的低于10美元范圍時(shí)，DSP在軍事、工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中不斷獲得成功。DSP產(chǎn)業(yè)在約40年的歷程中經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段，DSP意味著數(shù)字信號(hào)處理，并作為一個(gè)新的理論體系廣為流行；隨著這個(gè)時(shí)代的成熟，DSP進(jìn)入了發(fā)展的第二階段，在這個(gè)階段，DSP代表數(shù)字信號(hào)處理器，這些DSP器件使我們生活的許多方面都發(fā)生了巨大的變化；接下來(lái)又催生了第三階段，這是一個(gè)賦能(enablement)的時(shí)期，我們將看到DSP理論和DSP架構(gòu)都被嵌入到SoC類產(chǎn)品中。 DSP芯片簡(jiǎn)介DSP（digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。一般來(lái)說(shuō)，由于電動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)，需要的零矢量等待時(shí)間較短，所以在較高頻率時(shí)，均勻插入零矢量的效果并不明顯(考慮到死區(qū)的影響，甚至效果會(huì)更差)，而在低頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需要的零矢量等待時(shí)間較長(zhǎng)，此時(shí)均勻的零矢量插入會(huì)使諧波明顯降下來(lái)。隨即于1992年，Yoshihiro Murai教授在IEEE上發(fā)表《感應(yīng)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)中減少諧波的高頻劈零矢量PWM》。因此,抑制和消除諧波也是此類調(diào)速的重要課題,采用并聯(lián)斬波技術(shù)就是一種有效抑制諧波的方法。三：高次諧波在變頻調(diào)速和采用轉(zhuǎn)子回路引入附加電勢(shì)的3種調(diào)速方法中都使用功率器件變換器。 效率曲線η=f(s)二：調(diào)速范圍電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍D=最高轉(zhuǎn)數(shù)/最低轉(zhuǎn)數(shù)。再比較表1中各種調(diào)速方式的能量流圖不難看出，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的效率最低，因?yàn)檗D(zhuǎn)差功率PS都損耗在電阻發(fā)熱上了。一：調(diào)速效率。但它能夠提供比較逼近正弦的交流電流，可以四象限運(yùn)行，常用于大容量的交流調(diào)速設(shè)備中（國(guó)外單臺(tái)變頻裝置容量已超過(guò)10MW）。它可分為兩大類：1）交－直－交變頻調(diào)速電網(wǎng)中的交流電先被整流成直流電，再通過(guò)逆變器逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電。可以大大改善低速運(yùn)行性能，擴(kuò)大調(diào)速范圍。這種方法效率高，操作筒單、成本低廉，機(jī)械特性硬。但它只能在同步轉(zhuǎn)速以下運(yùn)行，而且不能利用原有的電動(dòng)機(jī)，需購(gòu)置專用的內(nèi)反饋電動(dòng)機(jī)（但卻省掉了昂貴的逆變變壓器）。關(guān)斷橋S的作用是關(guān)斷斬波晶閘管Sc。 斬波式內(nèi)反饋調(diào)速裝置主電路原理圖圖中：1KM、2KM、3KM—開(kāi)關(guān)，LLL3—電抗器，R—整流橋，I—逆變橋，S—關(guān)斷橋，Sc—斬波晶閘管，Rf—啟動(dòng)頻敏電阻，C—電容，D—逆阻二極管，F(xiàn)—保險(xiǎn)，Load—電動(dòng)機(jī)負(fù)載。它也是通過(guò)引入附加電勢(shì)改變轉(zhuǎn)差率的方法。適用于多種生產(chǎn)機(jī)械，發(fā)展前途非常廣闊。雙饋調(diào)速不僅可以在低于同步轉(zhuǎn)速以下運(yùn)轉(zhuǎn)，還可以在高于同步轉(zhuǎn)速以上運(yùn)轉(zhuǎn)，具有優(yōu)良的調(diào)速性能，過(guò)載能力大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、效率要高于串級(jí)調(diào)速。他控方式中，由專門(mén)的頻率給定裝置獨(dú)立地控制變頻器的輸出頻率。定子繞組接入工頻電源，轉(zhuǎn)子繞組接到頻率、幅值、相位和相序都可以調(diào)節(jié)的獨(dú)立的交流變頻電源上。缺點(diǎn)是過(guò)載能力差（過(guò)載能力比原電動(dòng)機(jī)降低17％），功率因數(shù)較低，諧波電流較大，還需專門(mén)的啟動(dòng)設(shè)備。通常轉(zhuǎn)子回路接有不可控的整流器，將轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)整流器變換成直流電勢(shì)，從轉(zhuǎn)子吸收轉(zhuǎn)差功率Ps。但其機(jī)械特性中存在失控區(qū)，特性軟。但其調(diào)速性能不好，機(jī)械特性軟，而且轉(zhuǎn)差功率以熱能的形式消耗在外接電阻上，效率太低。該方法采用晶閘管“交流開(kāi)關(guān)”調(diào)節(jié)定子電壓。由此產(chǎn)生了多種調(diào)速方法。它們的流量與轉(zhuǎn)速成正比、壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。電動(dòng)機(jī)只有在額定負(fù)載下運(yùn)行效率才高，由于安全等方面的考慮，電動(dòng)機(jī)常常處于低效運(yùn)行狀態(tài)。世界上有60％左右的發(fā)電量是通過(guò)電動(dòng)機(jī)消耗的。本文的研究正是針對(duì)基于DSP的交流異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速進(jìn)行的。但是直流電動(dòng)機(jī)本身有如下一些固有缺陷，即：，這就限制了單機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率，使得一些要求特高轉(zhuǎn)速、特大功率的場(chǎng)合則根本無(wú)法采用直流調(diào)速方案；，電刷易磨損，在運(yùn)行中需要經(jīng)常性的維護(hù)，制造費(fèi)時(shí)，故其價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于交流電動(dòng)機(jī)。從電機(jī)發(fā)展史看，直流電機(jī)在傳統(tǒng)的電機(jī)拖動(dòng)中占有優(yōu)勢(shì)地位。而電力拖動(dòng)又以電機(jī)拖動(dòng)為主。檢測(cè)電路包括直流側(cè)電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路。硬件電路主要設(shè)計(jì)了DSP的最小系統(tǒng)。內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）題 目：基于DSP的SVPWM實(shí)現(xiàn)及異步機(jī)調(diào)速基于DSP的SVPWM實(shí)現(xiàn)及異步機(jī)調(diào)速摘 要本文主要研究了一種專門(mén)用于交流異步電機(jī)控制的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812，以及它在現(xiàn)代變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用。本系統(tǒng)具有控制簡(jiǎn)單、外圍電路較少、性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn)，適合于風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器的性能要求。主電路包括整流電路、濾波電路、逆變電路。關(guān)鍵詞：異步電動(dòng)機(jī)；變頻調(diào)速；空間矢量脈寬調(diào)制；TMS320F2812Realization of SVPWM and speed of Asynchronous motorbased on DSPAbstractThis paper studies a specially used in AC induction motor control of digital signal processor named TMS320F2812, as well as its application in modern frequency control system. Introduced the mainstream technologies in the governing system and discussed in detail of voltage space vector pulse width modulation (SVPWM) technology, also introduced the performance characteristics of TMS320F2812 digital signal processor, detailing the method of use TMS320F2812 to achieve space voltage vector pulse width modulation, and designed the software and hardware of the system. The system adopts the constant ratio control method, and the space vector pulse width modulation algorithm. This system has the advantages of controlled simply, less external circuitry and higher cost performance, suitable for fans and pump with inverter’s performance requirements.The hardware circuit designed of the smallest DSP system. It including the power supply circuit, crystal oscillator circuit, reset circuit and JTAG design. Another system designed of main circuit, detection circuit, and the protection circuit. The main circuit including the rectifier circuit. filter circui, and inverter circuit. Detection circuit including the DC voltage detection circuit and current detection circuit. Protection circuit designed of overvoltage, undervoltage, overcurrent, overload and failure to cut off the main loop circuit when IPM has the malfunction. Through the software application of DSP implemented SVPWM space vector pulse width modulation.Keywords: asynchronous motor；variable frequency；SVPWM；TMS320F2812目 錄摘要 IAbstract II第一章 緒論 1 1 1 2 6 SVPWM調(diào)制技術(shù)概述 7 DSP芯片簡(jiǎn)介 8 9第二章 空間電壓矢量PWM技術(shù) 11 11 C3s/2s變換和C2s/3s變換 11 C2s/2r變換及其逆變換 12 SVPWM的工作原理 13 15 15 電壓空間矢量所在扇區(qū)的判斷 17 20第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 24 24 24 整流電路 24 濾波電路 25 逆變電路 26 31 31 31 32 32 33 33 34第四章 DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 DSP芯片TMS320F2812介紹 35 36 36 37 DSP與JTAG接口設(shè)計(jì) 37第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 39 DSP軟件設(shè)計(jì)介紹 39 COFF文件格式及命令文件 39 40 40 41 41 41 43 44 45 設(shè)計(jì)的完善與展望 48參考文獻(xiàn) 49附錄A 51附錄B 52致謝 56第一章 緒論電力拖動(dòng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步中起著十分重要的作用。電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能的好壞對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和節(jié)約電能有著直接的決定性影響。因此，長(zhǎng)期以來(lái)在電力拖動(dòng)領(lǐng)域中，直流調(diào)速一直占據(jù)主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在20世紀(jì)大部分時(shí)間里，約占整個(gè)電力拖動(dòng)總?cè)萘?0%的拖動(dòng)系統(tǒng)都采用交流電機(jī)，可見(jiàn)提高交流電動(dòng)機(jī)