【正文】 兩端的圓環(huán)及風(fēng)扇也一并鑄成?；h(huán)對軸也是絕緣的，滑環(huán)通過電刷將轉(zhuǎn)子繞組的三個首端引到機座上的接線盒里，以便在轉(zhuǎn)子電路中串入附加電阻，用來改善電動機的起動和調(diào)速性能。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用便產(chǎn)生電磁力F 施加于導(dǎo)體上。如果將聯(lián)接三相電源的三相繞組端子中的任意兩相對調(diào)，就可改變轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向。二者相差的程度用轉(zhuǎn)差率來表示: (25)一般交流電動機在額定負載時的轉(zhuǎn)差率約為1%9%。(1)變極調(diào)速:變極調(diào)速一般是通過改變定子繞組的接線方式來改變電動機的定子繞組極對數(shù)，從而達到調(diào)速的目的。c接線簡單、控制方便，易維修、價格低。ω—電機旋轉(zhuǎn)磁場的速度。 (3)變頻調(diào)速:變頻調(diào)速是通過改變電動機定子電源的頻率，來實現(xiàn)調(diào)速的方法即調(diào)節(jié)來調(diào)速。應(yīng)用范圍廣，可用于籠型交流電動機。電機定子繞組的反電動勢是定子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場磁力線的結(jié)果，本質(zhì)上是定子繞組的自感電動勢?！ㄗ用肯嗬@組串聯(lián)匝數(shù)。(1)基頻以下調(diào)速 由式(28)可知，要保持中不變，當(dāng)頻率關(guān)從額定值向下調(diào)節(jié)時，必同時降低使常數(shù)，即采用電動勢與頻率之比恒定的控制方式。如果電動機在不同轉(zhuǎn)速n下都具有額定電流，則電機都能在溫升允許條件下長期運行，這時轉(zhuǎn)矩T基本上隨磁通變化，由于在基頻以下調(diào)速時磁通恒定，所以轉(zhuǎn)矩T也恒定。由式(28)可知，這將迫使磁通隨頻率升高而降低，相當(dāng)于直流電機弱磁升速的情況。把基頻以下和基頻以上兩種情況合起來，可得圖25所示的交流電動機變頻調(diào)速控制特性。SPWM波形如圖26所示。當(dāng)正弦波小于三角載波時，使相應(yīng)的開關(guān)器件截止。負半周用同樣的方法調(diào)制后再倒相而成。雙極性調(diào)制技術(shù)與單極性相同，只是功率開關(guān)器件通斷情況不一樣。由和相減，可得逆變器輸出的線電壓波形。 V1 Z V2 圖210雙極性調(diào)制工作特點 SPWM的調(diào)制方式SPWM波畢竟不是真正的正弦波，它仍然含有高次諧波的成分，因此盡量采取措施減少它。因此希望提高載波頻率來減小諧波。在一個調(diào)制信號周期內(nèi)所包含的三角載波的個數(shù)稱為載波頻率比。而且，為了雙極性調(diào)制時每相波形正負波形對稱，上述倍數(shù)必須是奇數(shù)，這樣在信號波處，載波的正負半周恰好分布在處的左右兩側(cè)。為了克服這個缺點，必須在低頻時提高載波比，這就是異步調(diào)制方式。 （3）分段同步調(diào)制為了克服同步調(diào)制和異步調(diào)制的缺點，可以將他們結(jié)合起來，組成分段同步調(diào)制方式。IPM逆變電路對該直流電壓進行斬波，形成電壓和頻率均可調(diào)的三相交流電，提供給電機。IPM故障保護是IPM內(nèi)部集成的各種保護功能，包括過電流保護功能、短路保護功能、控制電源欠電壓保護和管殼及管芯溫度過熱保護。頻率輸入電路可以設(shè)置系統(tǒng)要輸出的SPWM波的頻率。逆變部分通過功率器件IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，輸出交變的脈沖電壓序列。圖32主電路原理圖 下面詳細介紹各個部分電路及元件參數(shù)(被控電動機參數(shù)為:△聯(lián)接，額定功率為= 60W,額定電壓=220V,額定電流=,額定頻率= 50Hz，額定轉(zhuǎn)速n=1400r/min.)整流電路由4個整流二極管組成單相不可控整流橋，它們將電源的單相交流全波整流成直流。本設(shè)計采用的是單相整流橋。濾波電容除了濾除整流后的電壓紋波外，還在整流電路與逆變器之間起去耦作用，以消除相互干擾，這就給作為感性負載的電動機提供必要的無功功率。考慮到紋波的需要，最小的交流輸入電壓應(yīng)該在200V以上，所以有: (38)濾波電容理論上講越大越好，實際中考慮價格我們選擇4個450伏330叮的電解電容，分別兩個并聯(lián)后再2個串聯(lián)，最后等效為一個耐壓900伏330叮的電容。又由于濾波電容上的電壓較高，如電荷不放完，將對人身安全構(gòu)成威脅。而智能功率模塊仁IPM)是將大功率開關(guān)器件和驅(qū)動電路、保護電路、檢測電路等集成在同一個模塊內(nèi)，是電力集成電路PIC的一種。同時飽合壓降和開關(guān)速度之間的關(guān)系達到最優(yōu)化，具有足夠的安全工作區(qū)，能很好地滿足由控制IC給出的保護范圍。IPM內(nèi)置各種保護功能。內(nèi)置驅(qū)動電路、保護電路和報警輸出電路。IGBT (Q1~Q6)進行逆變的基本工作過程:同一橋臂的兩個逆變管，處于不停的交替導(dǎo)通和截止的狀態(tài)。盡管智能功率模塊IPM的開關(guān)頻率可達10 20kHz，但在確定逆變電路開關(guān)頻率時，除了應(yīng)使逆變電路輸出接近正弦波，還要考慮器件的開關(guān)損耗，以保證變頻調(diào)速系統(tǒng)具有較高的效率。因此IPM驅(qū)動電源需要采用四組隔離電源。若電源電壓低于13. 5V, IGBT驅(qū)動電源電壓不足，這時控制信號為無效操作。上拉電阻應(yīng)盡可能小以避免高阻抗IPM拾取噪聲，但又要足夠可靠地控制IPM。等故障排除后方可重新有效。如果其中有一種保護電路動作，IGBT柵極驅(qū)動單元就會關(guān)斷電流并輸出一個故障信號，各個保護功能的工作情況將在保護電路中進行介紹。所有的保護電路的故障信號輸出相與，所得的信號送入DSP的PDPINTA中斷口，當(dāng)DSP的PDPINTA管腳接收到低電平信號，DSP將做出相應(yīng)的中斷處理，立即封鎖PWM輸出及停止運行。以下將分別介紹各個保護裝置。光電耦合器是用來抑制輸入信號的共模干擾。 圖36過壓、欠壓保護電路 (1)工作原理在過(欠)壓保護中，當(dāng)采樣電壓高(低)于保護參考點V2 (V1)，則OVH(OVL)輸出低電平，與其它故障信號相與后送入DSP的/PDPINTA中斷a，當(dāng)DSP的}PDPINTA管腳接收到低電平信號，DSP將做出相應(yīng)的中斷處理，立即封鎖PWM輸出及停止運行。因此為了保護整流橋，在主電路上串接入限流電阻R1，當(dāng)濾波電容上的電壓達到電機正常運行的65%時，電壓繼電器常開觸頭閉合，將電阻y短路，結(jié)束限流起動過程，進入正常運行狀態(tài)。當(dāng)采樣信號高于參考電壓，則運放輸出高電平，三極管Q1導(dǎo)通，電壓繼電器動作，其常開觸點閉合，將R1短路。并輸出過流保護故障。如果集電極電流超過容許值，則立即關(guān)斷IGBT。當(dāng)控制電源電壓小于允許的下限電壓時，則IGBT關(guān)斷，輸出故障信號。當(dāng)檢測出溫度超越保護溫度值(OT)，過熱保護動作，IGBT被軟關(guān)斷。輸出故障信號F后，應(yīng)立即送入控制處理器DSP的中斷口/PDPINTA產(chǎn)生中斷，停止運行并封鎖送到IPM的輸入信號，在排除了故障之后再啟動運行。TMS320LF2407A是TI公司面向電機控制推出的一款定點型DSP處理器，其特點可歸結(jié)如下: (1)采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，使得供電電壓降為3. 3V，減小了處理器的功耗。 (4) SCI/SPI引導(dǎo)ROM. (5)兩個事件管理器模塊EVA和EVB，每個管理器模塊包括:兩個16位通用定時器，8個16位的脈寬調(diào)制PWM通道，可以實現(xiàn)三相反相控制、PWM的中心或邊緣校正、當(dāng)外部引腳PDPINTX出現(xiàn)低電平時快速關(guān)閉PWM通道。16通道的同步A/D轉(zhuǎn)換器。(8)，即控制器局域網(wǎng)模塊。(12)高達41個可單獨編程或復(fù)用的通用輸入輸出引腳。DSP最小系統(tǒng)的設(shè)計是DSP硬件設(shè)計中的最基本，也是最重要的一步。MAX232是雙路驅(qū)動/接收器，內(nèi)部包括電容型的電壓生成器，可以將5V電源轉(zhuǎn)換成符合EIA/T工A232E的電壓等級。 圖39串口電路圖2. CAN總線接口UC5350是CAN協(xié)議控制器和物理總線的接口，對總線提供不同的發(fā)送能力和對CAN控制器提供不同的接收能力，完全和IS011898標(biāo)準(zhǔn)兼容，并具有對電池和地的短路保護功能。 DSP生成SPWM波形(1)控制寄存器設(shè)置控制寄存器是指為產(chǎn)生SPWM波而需要設(shè)置的事件管理器(EUA)中的特殊功能寄存器。c初始化GMPRx Cx=1, 2, 3)。（2) DSP生成SPWM波的基本設(shè)計思想利用TMS320LF2407A生成SPWM波的基本設(shè)計思想是利用DSP的事件管理器(EUA)中的3個比較單元、通用定時器么死區(qū)發(fā)生單元以及輸出邏輯來生成三相六路SPWM波，經(jīng)6個復(fù)用的IO引腳輸出，EVA內(nèi)部PWM生成電路框圖如圖441所示。從圖442還可以看出插入死區(qū)時間后波形的變化情況，死區(qū)的寬度從{012}s可調(diào)。上位機負責(zé)電機參數(shù)的設(shè)定、電機及IPM運行狀態(tài)的顯示。中斷服務(wù)子程序包括:串口通信中斷服務(wù)程序、PWM中斷服務(wù)程序、故障中斷服務(wù)程序。故障中斷服務(wù)程序流程如圖45所示:圖4一5串口通信中斷程序流程PWM中斷開始 根據(jù)當(dāng)前頻率和v/f圖計算UDSP初始化開串行中斷Q格式轉(zhuǎn)換上位機參數(shù)設(shè)定參數(shù)正確？否？否？ 否計算角度和扇區(qū) IPM自舉充電 是判斷有效矢量開定時器中斷計算有效矢量作用時間 t1tm程序后臺等待SPWM的產(chǎn)生 否有中斷否否？頻率變化 執(zhí)行中斷服務(wù)程序 是頻率調(diào)節(jié) 是返回中斷返回 圖43主程序流程圖 圖44 PWM中斷服務(wù)程序流程故障中斷封鎖PWM輸出故障信息送串口顯示停機圖45故障中斷程序第五章 結(jié)論 本文在學(xué)習(xí)和研究了大量技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，以三相交流異步電動機為被控對象，以TMS320LF2407A (16位定點DSP芯片)為處理器，采用智能功率模塊PM10RSH120，通過SPWM控制技術(shù)對交流電機實現(xiàn)恒壓頻比控制，設(shè)計了基于DSP的交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)，做了以下工作:1分析和總結(jié)了電機調(diào)速、電力電子技術(shù)和國內(nèi)外交流調(diào)速的發(fā)展現(xiàn)況和趨勢。系統(tǒng)保護電路包括過壓、欠壓保護、限流啟動、IPM故障保護和泵升控制電路。5通過實驗表明:整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可以實現(xiàn)頻率范圍60Hz，步進為1Hz的變頻調(diào)速。轉(zhuǎn)速極低時，由于轉(zhuǎn)矩不足而無法克服較大的靜摩擦力。致　　謝本課題是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在課題的研究過程中，沈老師傾注了大量的心血，他兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和寬以待人的優(yōu)秀品質(zhì)給我留下非常深刻的印象。在此特向劉老師表示深深的感謝！在課題的研究期間得到了師兄妹們的大量幫助，在此向他們表示衷心的感謝！參考文獻 [1]陳伯時 [M].北京:機械工業(yè)出版社，1997[2] Vector Modulation and Over modulation with an 8bit Microcontroller[J].microcontroller :645.[3]吳守箴 [M].北京:機械工業(yè)出版社,2003[4]江思敏 DSP硬件開發(fā)教程[M].北京:機械T業(yè)出版社，2003[5]王兆安 [M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2001[6]李志民 [M].北京:機械工業(yè)出版社，2001[7][M].北京: 機械工業(yè)出版社，1999[8]王兆安，[J]北京：機械工業(yè)出版社，2000,123～154.[9].Ferdinand Power Inductor and Transformer Design[J]. lnternational,January/February l979:4552.[10].Metzm M,Roux J,Doua S B, ZUSPWM lnverters Switching Limits andOperating Area[J].IEEE Porcedeings B,1992,139(2):8695.