【正文】 像鑒別、圖像增強、動畫、電子地圖和機器人視覺等?，F(xiàn)在世界上的 DSP 芯片有 300多種，生產(chǎn) DSP 的公司有 80 多家，主要廠家有 TI 公司、 AD公司、 Lucent 公司、Motorola 公司和 LSI Logic 公司。 20 世紀 80年達后期，第三代 DSP 芯片問世，運算速度進一步提高，應(yīng)用范圍逐步擴大到通信和計算機領(lǐng)域。那時的 DSP 僅僅停留在教科書上，即便是研制出來的 DSP 系統(tǒng)也是用分立元件組成的，其應(yīng)用領(lǐng)域僅限于軍事、航空航天部門。 DSP 是高性能系統(tǒng)的核心，它接收模擬信號（如光和聲），將它們轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，實時地對大量數(shù)據(jù)進行數(shù)字技術(shù)處理。根據(jù)采 樣定理，采樣頻率至少是輸入帶限信號最高頻率的 2 倍，在實際應(yīng)用中一般為 4 倍以上。 數(shù)字信號處理是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮識別等處理以得到符合人們需要的數(shù)字形式。 獨 立 或 互 鎖 設(shè) 定光 耦 隔 離D C / D C驅(qū) 動用 戶 保 護 參 數(shù) 設(shè)置4 路 隔 離驅(qū) 動 輸 出輸 入 雙 路P W M 信 號輸 出 互 補故 障 信 號控 制 電 源1 5 1 8 V 圖 9 驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)框圖 GNDV11V12AohAo1GND12/15V5V輸入PWM故障輸出主板電源D A 8 4 1 H D4214214214211 5 — 1 8 VJ 1 0 1J 1 2J 4 2J 2 2J 3 2J 11 0 0 K1 0 0 K1 0 0 K1 0 0 K圖 10 應(yīng)用連接圖 17 控制回路設(shè)計 控制電路 控制電路由 DSP 控制板及其外圍電路組成，主要完成信號檢測、控制算法實現(xiàn)、逆變器 PWM 波形輸出等功能。因為各種尖峰干擾的存在，為避免頻繁的保護影響開關(guān)電源的正常工作，設(shè)立 盲區(qū)是很有必要的；當(dāng)過流信號時間大于設(shè)定的盲區(qū)時間時，開始軟關(guān)斷。通過 DC/DC 輔助開關(guān)電源，可得到四路相互獨立的 24V 電壓輸出，于四片驅(qū)動芯片的供電。 驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 9所示。 本系統(tǒng)是中、小型系統(tǒng)采用 IGBT 作為逆變元 件。而且開關(guān)頻率也可達 20KHz，電機的電流波形比價平滑，基本無電磁噪聲。 （ 3） 絕緣柵雙極型晶體管（ IGBT） IGBT 是 MOSFET 和 BJT 結(jié)合的產(chǎn)物 ，主體部分與晶體管相同，但驅(qū)動部分卻和場效應(yīng)管相同。 （ 2） 功率效應(yīng)管漏極電流的大小受控制級與源級間的電壓控制，屬電壓控制性器件，開關(guān)頻率較高，最高答 20KHz 以上。 逆變電路的功能是在驅(qū)動信號的作用下把直流電變換到幅值恒定、頻率可調(diào)的三相交流電，由功率器件和驅(qū)動電路組成。 能耗制動電路 14 當(dāng)能耗制動時，電動機再生 的電能經(jīng)續(xù)流二極管全波整流后反饋到直流電路，在濾波電容上會有短時間大量電荷堆積，這就是所謂的“泵生電壓”，使得直流電壓升高。本系統(tǒng)屬于中、小容量變頻器，整流器可采用不可控整流二極管成的橋式全波整流，再經(jīng)大容量電解電容 C，構(gòu)成的濾波環(huán)節(jié)進行濾波，為逆變器提供恒定的直流電壓。所有控制算法的實現(xiàn)和實用化均不能離開硬件系統(tǒng)，本節(jié)主要介紹系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計與實現(xiàn)。0~su s7u ，其中 6 個非零電壓矢量 1~su s6u ，和兩個零電壓矢量 0su s u 。 從電機統(tǒng)一理論可知，在靜止坐標系上的異步電動機的 等值電路如圖 3 所示。 8 ABCdq ?1?2? 圖 2 異步電機坐標模型 該電機模型已經(jīng)由實踐所證實，圖 2 顯示了它的坐標模型。 3．運動方程 電動機的機械運動方程為： JdTTeL n dtp??? 210 式中， eT 為電機額定輸出轉(zhuǎn)矩； LT 為負載轉(zhuǎn)矩； J 為電動機轉(zhuǎn)軸上總的轉(zhuǎn)動慣量；pn 為電機極對數(shù)。 系數(shù)矩陣 L中 LLss rr、 為對稱常數(shù)矩陣；但是 LLsr rs、 之間的關(guān)系為： LLsr rs、 是三角函數(shù)矩陣，比較復(fù)雜，但是 Lsr 和 Lrs 互為轉(zhuǎn)置關(guān)系，這是值得利用的特點。所以定子繞組之間的互感為： 1121c o s 32A B B A B C C B C A A C m mL L L L L L L L?? ? ? ? ? ? ? ? ? 25 同理三相轉(zhuǎn)子繞組之間互感為： a b b a b c c b c a a c 2 221= = = = = = c o s 32mmL L L L L L L L?? ? ? 26 定 子和轉(zhuǎn)子繞組之間互感由于定轉(zhuǎn)子繞組之間的夾角 ? 是變化的，所以該互感參 6 數(shù)是角位移 ? 的函數(shù)。 磁鏈方程 每個繞組的磁鏈是它本身的自感磁鏈和與六個繞組的磁鏈方程可以矩陣表達 式為： =L L L L L iA B A C A a A b A cAAL L L L L L iB B A B B B C B a B b B c BiL L L L L LCCC A C B C C C a C b C ciL L L L L LaaaA aB aC aa ab aciL L L L L LbbbA bB bC ba bb bciL L L L L Lccc A c B c C c a c b c c????????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ???? ? ?? ? ?? ? ???? ? ?? ? ? ???LAA????? 24 向量表示 為： Li?? 上式中 L 是 6 6電感矩陣，現(xiàn)對矩陣元素分析如下： 對角線元素 A A B B CC a a b b c cL L L L L L、 、 、 、 、為各繞組的自感；與電機繞組相交鏈的磁通有兩類：一類是只與某一相繞組交鏈而不穿過氣隙的漏磁通；另一類是穿過氣隙的主磁通。 定轉(zhuǎn)子三相繞組在結(jié)構(gòu)上完全對稱，在空間上互差 120 度，不計邊緣效應(yīng)。其原因有：第一，異步電動機定子有三個繞組，轉(zhuǎn)子也可等效為三個繞組，每個繞組產(chǎn)生磁通時都有自己的電磁慣性，再加上機械系統(tǒng)的機電慣性，即使不考慮變頻裝置中的滯后因素，它至少也是一個七階的系統(tǒng)；第二，在異步電動機中，磁通乘以電流 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速乘以磁通得到旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電動勢。智能控制被認為是自動控制理論、運籌學(xué)、人工智能理論的綜合，是主要根據(jù)人工智能理論更加精確的模擬電機的非線性性，以此確定智能控制輸出模型的輸出量大小，進而確定功率控制器開 關(guān)模式。 直接轉(zhuǎn)矩控制的特征是控制定子磁鏈，是直接在定子靜止坐標系下，以空間矢量概念，通過檢測到的定子電壓、電流，直接在定子坐標系下計算與控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。但其需要進行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算以及速度傳感器的安裝，使得其穩(wěn)定性大大的降低 [5]。 (2) 矢量控制 2 矢量控制是當(dāng)前工業(yè)系統(tǒng)變頻系統(tǒng)應(yīng)用的主流，它是通過分析電機數(shù)學(xué)模型對電壓、電流等變量進行解藕而實現(xiàn)的。但是，由于其屬于速度開環(huán)控制方式，調(diào)速精度和動態(tài)響應(yīng)特性并不是十分理想。交流變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起、制動性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，被國內(nèi)外公認為最有前途的調(diào)速方式，成為當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以及提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進步的一種主要手段。 關(guān)鍵詞： 直接轉(zhuǎn)矩； DSP ；電壓矢量表 II Induction motor speed sensorless direct torque control system design Abstract : The strategy of Direct Torque Control is one of the variable frequency speedcontrol scheme, which was developed in 1985 by Prof. Depenbrock. The Direct Torque Control (DTC) technique attracts more and more attention after VectoControl theory because of its robust characteristic, simple realization and excellent dynamic advantages of speedsensorless technique have made it bee afocus of current motor control reseach the bination of these two techniques,speedsensorless DTC system bee one of the directions for motor control technique in future. In this paper, the scheme is investigated thoroughly. On the basis of the mathematical model of induction machine, an optimized voltage vector selection table was deduced based onthe theory of the tradition DTC. By utilizing the vector selection table, we can get it directly from the voltage vector select table after we attained three values, that is, the ??、 pfractions of the stator flux and current position of it. According to the torque error signal, we can get the current voltage vector under which the inverter will produce relevant PWM voltage signal to the motor terminals. High dynamic response of torque control of the induction motor is achieved as the stator flux moves along a hexagon approximately. We developed a hardware system based on Digital Signal Processor (DSP) and carried out DTC experiment on it, realizing the successful operation of the system. Keywords:DTC。本文正是針對這一技術(shù)進行了一些研究。本人離校后發(fā)表或使用該畢業(yè)論文（設(shè)計）或與該論文（設(shè)計）直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時，單位署名為 。 本科畢業(yè)設(shè)計 題 目 感應(yīng)電機無速度傳感直接 轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計 教學(xué)單位 電子電氣工程系 學(xué)生學(xué)號 20xx95014076 編 號 DQ20xxDQ076 畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明 本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨立完成，真實可靠，不包含他人成果及已獲得 或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書使用過的材料。本人授權(quán)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)可以將本畢業(yè)論文（設(shè)計）全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等 復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設(shè)計）。兩者相結(jié)合構(gòu)成的無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)也成為未來電機控制技術(shù)的發(fā)展方向之一。本文利用基于數(shù)字信號處理器 (DSP)開發(fā)的硬件系統(tǒng)，對六邊形磁鏈軌跡控制PWM 方法和直接轉(zhuǎn)矩控制方案進行了實驗研究，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 直 流電機存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用機械換向器和電刷，使它具有難以克服的固有的缺點，如造價高、維護難、壽命短、存在換向火花和電磁干擾，電機的最高轉(zhuǎn)速、單機容量和最高電壓都受到一定的限制，所以交流電機得以進入更多的領(lǐng)域并得到迅猛發(fā)展 [2]。