【正文】 所以為了保證系 統(tǒng)的安全可靠，逆變器直流側(cè)的直流母線電壓也是信號(hào)采集板必須進(jìn)行采集的一個(gè)輸入量。此外， ADS8364的采樣電壓通道允許電壓輸入范圍是 5V~+5V，因此需要加入兩個(gè) 5V 穩(wěn)壓二極管，對(duì)運(yùn)放輸出電壓進(jìn)行限幅。 在此，電流采樣調(diào)理電路選取了運(yùn)算放大器 TLC2274，采用了雙減法進(jìn)行電流采樣。對(duì)于 40MHz 的時(shí)鐘輸出，波特率最高可達(dá)到 2500Kb/s的速度。將收發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端 D 與 DSP 的 CANTX 相連，用于本 CAN 節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送到 CAN 網(wǎng)絡(luò)中；將收發(fā)器的數(shù)據(jù)輸出端 R 與 DSP 的 CANRX 與相連，用于本節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)。 18 1122334455667788991010111112121313141415151616D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eA0D a t e : 20xx/ 4/ 9 S he e t of F i l e : G : \原理圖和庫(kù) \ ..\ 大論文總體原理圖 C H D O CD r a w n B y :A05A14A23A32A41A544A643A742A827A926A 1025A 1124A 1221A 1320A 1419A 1518CE6OE41WE17B H E40B L E39NC28NC22NC23V S S12V S S34V C C11V C C33I / O 1638I / O 1537I / O 1436I / O 1335I / O 1232I / O 1131I / O 1030I / O 929I / O 816I / O 715I / O 614I / O 513I / O 410I / O 39I / O 28I / O 17C Y 7C 1021V C 33( 44)U5+ A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A 10A 11A 12A 13A 14DSD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D 11D 12D 13D 14D 15D 10C9C 12CSRDWE 圖 37 RAM 擴(kuò)展電路 引腳說(shuō)明： 1 腳 (CS )為片選， 2 腳 (SO)為串行輸出， 3 腳 (WP )為寫保護(hù) (接高電平時(shí)不保護(hù) )， 4 腳為地， 5 腳 (SI)為串行數(shù)據(jù)輸入， 6 腳 (SCK)為時(shí)鐘， 7腳 (RESET )為復(fù)位輸出， 8 腳接電源。將 A15 地址線和 DS 相連接，當(dāng)需要使用程序空間的時(shí)候， DS輸出高電平，程序?qū)⒃L問(wèn)高地址空間，相反，將訪問(wèn)低地址的數(shù)據(jù)空間，這樣就實(shí)現(xiàn)了分開(kāi)訪問(wèn)的功能。對(duì) CY7C1021VC33(44)的基本操作有兩種：使能的同時(shí)進(jìn)行讀和寫。 IN 端是電壓輸入端，輸入電壓可以是 之間， OUT 端是電壓輸出端，在 25℃ 時(shí)的典型值是 ，在 40℃ ~125℃ 之間，輸出電壓最小為，最大為 。 MEMORY 偽指 令是用來(lái)標(biāo)識(shí)實(shí)際存在目標(biāo)系統(tǒng)中且可被使用的存儲(chǔ)器范圍，每個(gè)存儲(chǔ)器范圍由具體名稱、起始地址和長(zhǎng)度組成。 表 23 切換點(diǎn)賦值表 所屬扇區(qū) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Tcm1 Tb Ta Ta Tc Tc Tb Tcm2 Ta Tc Tb Tb Ta Tc Tcm3 Tc Tb Tc Ta Tb Ta 14 3. 變頻系統(tǒng)控制板的硬件設(shè)計(jì) TMS320F2812簡(jiǎn)介 TMS320F2812 DSP簡(jiǎn)介 在選用 DSP 作為交流異步電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的微處理器，主要是因?yàn)榈轮輧x器公司 (TI)的 DSP 產(chǎn)品以及相配套 的技術(shù)和開(kāi)發(fā)環(huán)境在其運(yùn)用領(lǐng)域具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，在 TMS320 系列的控制芯片中，有專門為逆變器和控制器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、汽車系統(tǒng)等控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的 TMS320C/F24x 系列。 SVPWM 從交流電機(jī)角度出發(fā)，從電機(jī)中產(chǎn)生的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶勘平櫠ㄗ哟沛湹慕o定軌跡 —— 理想磁鏈圓。由于穩(wěn)態(tài)時(shí)為直流形態(tài)，并且由圖 24 可知電流環(huán)的傳函簡(jiǎn)單，因此使用 PI 調(diào)節(jié)器就可以獲得 較好的電流響應(yīng)，也就是獲得較優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 dttsrr ? ?? 0 * )( ??? (213) 得到磁鏈位置 θr 后，可以 通過(guò)旋轉(zhuǎn)變換得到勵(lì)磁電流分量 isM，進(jìn)而可以根據(jù)式求得 ψrM*并實(shí)施反饋控制 ，間接控制矢量結(jié)構(gòu) 如圖 24 所示。 圖 22 中的項(xiàng) (Lm/Lr)ψrMωr 正比于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，該項(xiàng)相當(dāng)于他勵(lì)直流電機(jī)的反電勢(shì)。 對(duì)于滑差頻率 s? ，由第 4 行sTrmrMs iLL?? ??0可得： 01 ????rTrMrsTmrs T iL????? (26) 同時(shí)，由式 (25)第 3 行可得： sMr mrM ipT L 1??? (27) 式 (27)表明，轉(zhuǎn)子磁鏈 ψr 僅由定子電流勵(lì)磁分量 isM 產(chǎn)生，與轉(zhuǎn)矩分量 isT無(wú)關(guān)，從這個(gè)意義上看，定子電流的勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量是解耦的，而且 ΨrM 與isT 之間的傳遞函數(shù)是一階慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù) Tr 為轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)，當(dāng)勵(lì)磁電流分量 isM 突變時(shí)， Ψr 的變化要受到勵(lì)磁慣性的阻撓，這和直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組的慣性作用是一致的。由于是以轉(zhuǎn)子磁鏈的方向作為 M 軸的方向，學(xué)術(shù)界也將這種控制策略稱為轉(zhuǎn)子磁鏈定向 [4]。可以預(yù)見(jiàn)，隨著計(jì)算機(jī)芯片容量的增加和運(yùn)算速度的加快，交流調(diào)速系統(tǒng)的性能將得到很大的提高。其高檔型： 8196KB、 8196KC、 8196MC 等在通用開(kāi)環(huán)交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用較多。主要原因在于，其系統(tǒng)控制的規(guī)律是從異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩公式出發(fā)推導(dǎo)出穩(wěn)態(tài)值控制，完全不考慮過(guò)渡過(guò)程，系統(tǒng)在穩(wěn)定性、起動(dòng)及低速時(shí)轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)等方面的性能尚不能令人滿意。由于直流電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還存在著換向器或電刷等器件，使得直流電機(jī)的容量受到一定的限 制，維護(hù)也不方便。 20 世紀(jì) 50 年代中期，晶閘管的研制成功，開(kāi)創(chuàng)了電力電子技術(shù)發(fā)展的新時(shí)代。經(jīng)過(guò)了二十多年的發(fā)展，近代交流傳動(dòng)逐漸成為電氣 傳動(dòng)的主流。電機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，它的用途非常廣泛，在現(xiàn)代社會(huì)生活中隨處可見(jiàn)電機(jī)的身影，在發(fā)達(dá)國(guó)家中生產(chǎn)的總電能有一半以上是用于電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換，這些電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中 90%左右的是交流異步電機(jī)。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文 中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 I 基于 DSP 的異步電動(dòng)機(jī)的變頻系統(tǒng)控制板的硬件設(shè)計(jì) 摘 要 隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣傳動(dòng)控制在 工業(yè)中 起著極為重要的作用，為了滿足高性能、節(jié)能 等 要求，交流調(diào)速控制系統(tǒng)以其特有的優(yōu)點(diǎn)正逐步取代傳統(tǒng)的直流調(diào)速， 已經(jīng) 在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中 得到廣泛的應(yīng)用 。 論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和電子版，允許論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。在國(guó)內(nèi) ,電機(jī)的總裝機(jī)容量已達(dá) 4 億千瓦，年耗電量達(dá) 6000 億千瓦時(shí)，約占工業(yè)耗電量的 80%。在交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，效率最高、性能最佳的是變頻調(diào)速系統(tǒng)，因此，對(duì)變頻調(diào)速的研究是當(dāng)前電氣傳動(dòng)研究中最為活躍、最有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的工作。晶閘管具有體積小、重量輕、響應(yīng)快、管壓低等優(yōu)點(diǎn)，從而使得交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)有了飛躍發(fā)展，出現(xiàn)了交流異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速、串級(jí)調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)。為此，交流異步電機(jī)以其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐用、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、制造成本低、維護(hù)少且方便、能夠運(yùn)用于惡劣環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。考慮到異步電機(jī)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性的時(shí)變參數(shù)系統(tǒng)，很難直接通過(guò)外加信號(hào)準(zhǔn)確控制電磁轉(zhuǎn)矩，但若以轉(zhuǎn)子磁通這一旋轉(zhuǎn)的空間矢量為參考坐標(biāo)，利用從靜止坐標(biāo)系到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間的變換，則可以把定子電流中勵(lì) 磁電流分量與轉(zhuǎn)矩電流分量變成標(biāo)量獨(dú)立開(kāi)來(lái)，進(jìn)行分別控制。但是由于交流電機(jī)控制理論不斷發(fā)展，控制策略和控制算法也日益復(fù)雜，這就需要高性能、高速度的新一代微處理器，于是出現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)處理器 DSP(Digital Signal Processing)[7][8][9]。 目前變頻技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、展望 近幾年來(lái)對(duì)電力電子裝置控制技術(shù)的研究十分活躍，各種現(xiàn)代控制理論，如自適應(yīng)控制、滑?？刂坪腿斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)、以 及智能控制 (如專家系統(tǒng)、模糊控制、遺傳算法、采用微分幾何理論的非線性解耦、魯棒觀察器，在某種指標(biāo)意義下的最優(yōu)控制技術(shù)和逆奈奎斯特陣列設(shè)計(jì)方法等 )和無(wú)速度傳感器等高動(dòng)態(tài)性能控制都是研究的熱點(diǎn)，這些研究必將把交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展到一個(gè)新的水平。 異 步電機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的控制方式比較復(fù)雜，首先建立一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行分析。由式 (24)可知， Te 同時(shí)受到變量 isT 和 ΨrM 的影響，仍然 8 是耦合的。在 MT 坐標(biāo)系下電機(jī)電壓方程仍有 4 個(gè)獨(dú)立狀態(tài)變量，即定子電流 {isT， isM}轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康姆?ψrM 和位置 θr。 10 整 流 器V S II MA / DS V P W M2 r / S VA C RMA C RT1 / Lm3 s / 2 r??? ?erMmprsT TLnLi?A S RA P Rnp∫∫ωs*= ( Lm/ Tr*) is T*/ ψr M*+uA , B , C iA , B , C 速 度傳 感 器交 流 電 源ψr M*is M*+++++us M*is T*us T*is Tis MT e*ωr*ωrωs*ωrθr* 圖 24 間接矢量控制框圖 (1) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出是轉(zhuǎn)矩指令 Te*，由矢量控制方程式可求出定子電流轉(zhuǎn)矩分量轉(zhuǎn)差頻率給定信號(hào) ωs*可由式 (211)計(jì)算，而轉(zhuǎn)矩電流分量 isT*由式的變形即式 (214)得到： *** erMmprsT TLn Li ?? (214) (2) 由式 (211)用轉(zhuǎn)差頻率給定信號(hào) ωs*與測(cè)得的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，可以計(jì)算出轉(zhuǎn)子磁鏈的位置 θr*。 間接型矢量控制系統(tǒng)的磁場(chǎng)定向由磁鏈和轉(zhuǎn)矩的給定信號(hào)和速度檢測(cè)值確 11 定、靠無(wú)靜差的電流環(huán)保證，并沒(méi)有采用磁鏈模型實(shí)際計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈及其相位，所以屬于間接的磁場(chǎng)定向。此方法在電壓利用率、電流諧 波和過(guò)調(diào)制等方面具有優(yōu)勢(shì)，而對(duì)零矢量的合理控制可以明顯地降低逆變器的開(kāi)關(guān)損耗。本課題采用的是 TMS320F2812 的 32bit 定點(diǎn) DSP，它將實(shí)時(shí)處理能力和控制器外設(shè)功能集于一身，它可產(chǎn)生 PWM 信號(hào)來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向，可支持指令的產(chǎn)生、控制算法的處理、數(shù)據(jù)的交流和系統(tǒng)控制等功能，因此被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化系統(tǒng)、工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。將編寫好的源程序和命令文件放在同一文件夾，然后新建一個(gè) Project 文件，將源程序 (.asm或者 .c)和命令文件 (.cmd 文件 )添加進(jìn)來(lái)，同時(shí)將應(yīng)用的頭文件 (.h)放在 Project 目錄下 ， 若有 C 編寫的程序，還要添加庫(kù)文件 (.lib)， 設(shè)定系統(tǒng)的 16 GEL(.gel)文件，從而就可以進(jìn)行編譯產(chǎn)生目標(biāo)文件 (.obj)和匯編列表文件 (.lst)。 TPS7333 具有極低的靜態(tài)電流，典型值為 285mA，輸出電流可達(dá) 500mA，具有 Power Good(電源好 )指 示功能，電源電路如圖 35 所示。當(dāng)輸入信號(hào) CE 以及 WE 同時(shí)為低電平的時(shí)候，選通該芯片并進(jìn)行寫操作。 RAM 擴(kuò)展電路如圖 37 所示。 X5043 和 DSP 的接口如圖 38 所示。 RS 引腳為該收發(fā)器的方式選擇引腳，只需將 RS 接邏輯低電平就可以使其工作在高速模式，此時(shí)的通信速