【正文】 ，為了得到平滑的直流電，必須在整流輸出端加濾波電路。下面詳細(xì)介紹各部分電路原理及元件參數(shù)。 3． 3 本章小結(jié) 本章主要介紹了變頻調(diào)速原理 ，詳述了 V/F控制原理和電壓空間矢量 (SVPWM)控制原理，給出了用 DSP實現(xiàn) SVPWM的兩種方案，并給定了對應(yīng)的 SVPWM在一個 PWM周期的波形，為異步電機(jī)變頻調(diào)速的軟件實現(xiàn)提供了理論依據(jù)?？梢愿鶕?jù)某一時刻 Uref的所在扇區(qū)位置，確定主、輔矢量及作用時間 Tl、 Tm后重新配置比較寄存器和控制寄存器 ACTR，然后由空間矢量狀態(tài)機(jī)自動生成對稱的 SVPWM波形。在每個 PWM周期內(nèi)，這些基本空間矢量的不同開通順序會產(chǎn)生不同的波形模式。 為了便于運用，將逆變器的八種開關(guān)狀態(tài)所對應(yīng)的八個基本電壓空間矢量，分別用 U0 、U U2 、 U3 、 U4 、 U5 、 U6 、 U7 表示，其中 U0 、 U7為零矢量位于中心，另外六個非零矢量幅值相等，且相鄰兩個非零矢量之間的夾角為 60o，八個基本電壓空際矢量的位置和大小見圖 3— 3所示。 圖 32三相電壓型逆變器結(jié)構(gòu)圖 3． 2． 2 基本電壓空間矢量的形成及作用時間的計算 共 49 頁 第 17 頁 根據(jù)三相電壓型逆變器電路可以得出逆變橋輸出的線電壓矢量 [Vab、 Vbc 、 Vca]t 、相電壓矢量 [Va、 Vb 、 Vc]t和開關(guān)變量矢量 [a b c]t 之間的關(guān)系可以用式 (3． 7)和式 (3． 8)表示，式中 Vdc是電壓型逆變器的直流供電電壓，或稱直流母線電壓和總線電壓。 U/f轉(zhuǎn)矩補償法的原理：針對頻率 f降低時，電源電壓 U成比例的降低引起的 U下降過低，采用適當(dāng)提高電壓 U 的方法來保持磁通Φ恒定，使電機(jī)轉(zhuǎn)矩回升，即所謂的轉(zhuǎn)矩提升(Torqueboost)。但實際上 E的大小無法進(jìn)行控制。 而在電源一側(cè)，電源電壓的平衡方程式為： U=E+Ir+jIx (33) 該式表示，加在電機(jī)繞組端的電源電壓 U，一部分產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 E，另一部分消耗 在阻抗 (線圈電阻 r和漏電感 x)上。將三相異步電機(jī)在αβ坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型經(jīng) 2s／ 2r變換后，得到在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 d— q上的數(shù)學(xué)模型為： 1．電壓方程 共 49 頁 第 14 頁 （ 218） 2．磁鏈方程 （ 219） 3．轉(zhuǎn)矩方程 （ 220） 4．運動方程 （ 221） 2． 4 本章小結(jié) 本章首先從異步電機(jī)的物理模型出發(fā)，通過抽象假設(shè)給出了理想的異步電機(jī)原始數(shù)學(xué)模型；然后，詳述了坐標(biāo)變換方法，包括從三相到兩相的靜止坐標(biāo)變換和從兩相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的變換； 最后，通過坐標(biāo)變換將異步電機(jī)原始數(shù)學(xué)模型變換成便于控制的在不同坐標(biāo)系的簡化數(shù)學(xué)模型。 dq繞組在空間相互垂直放置，分別加上直流電壓 Ud和 Uq，產(chǎn)生合成磁動勢 F，其位置相對于繞組來說是靜止的。且如果通上時間相差 90。為了使三相異步電機(jī)具有可控性、可觀性，必須對其進(jìn)行簡化，使其成為一個線性、解耦的系統(tǒng)。 將以上電壓方程寫 成矩陣形式 ,并以微分算子 P代替微分符號 d／ dt （ 23） 也可以簡寫為： U=Ri+pψ (24) 2．磁鏈方程 由于每個繞組的磁鏈?zhǔn)撬臼堑淖愿写沛満推渌@組對它的互感磁鏈之和，六個繞組的磁鏈可以表示為： (25) 也可簡寫為： ψ＝ Li (26) 式中， L 是 6 x 6 的電感矩陣，其中對角線元素是各有關(guān)繞組的自感， 其余各項是繞組間的互感。 2)忽略空間諧波，三相定子繞組 A、 B、 C及三項轉(zhuǎn)子繞組 a、 b、 c在空問對稱分布，互差 120。將重點放在了 DSP芯片實際應(yīng)用上。 表 11電機(jī)控制常用芯片性能比較 項目 TMS320LF2407A dsPIC30F6010 ADMC401 LPC22 10／ 22 MC9S 12H256 芯片類別 DSP DSP DSP ARM 單片機(jī) 單片機(jī) 生產(chǎn)公司 TI Microchip AD PHIUPS Motorola 引腳數(shù)目 144 80 144 144 144／ 112 片內(nèi)FLASH 32k39。 電壓空間矢量 (SVP刪 )控制 1987年日本的 GIFU大學(xué)的 YoshihiroMural教授在 IEEE上發(fā)表《全數(shù)字化逆變器的新型 PWM方法》一文，由此標(biāo)志著 SVPWM調(diào)制技術(shù)的正式問世。 三 直接轉(zhuǎn)矩控制 1985 年德國魯爾大學(xué) DePenbrock 教授首先提出直接轉(zhuǎn)矩控制理論 (DTC)。 隨后發(fā)展的轉(zhuǎn)差頻率速度閉環(huán)控制系統(tǒng)雖然說基本上解決了異步電機(jī)平滑調(diào)速的問題，同時也基本上具備了直流電機(jī)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)點，結(jié)構(gòu)也不算復(fù)雜，已能滿足許多工業(yè)應(yīng)用的要求。 20世紀(jì) 50年代出現(xiàn)硅晶閘管 SCR 60年代出現(xiàn)門級可關(guān)斷晶閘管 GTO 70年代出現(xiàn)巨型晶體管 GTR(也稱 BJlrl和功率場效應(yīng)晶體管 MOSFET 共 49 頁 第 5 頁 80年代相繼出現(xiàn)絕緣柵雙極型晶體管 IGBT和絕緣柵雙極型門控晶閘管 IGCT 90年代出現(xiàn)智能功率模塊 IPM。在發(fā)達(dá)國家中生產(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)傳動系統(tǒng)當(dāng)中 90％左右的是交流異步電機(jī)。據(jù)報道，世界上大約有 100億以上各種電機(jī)在工作。 共 49 頁 第 1 頁 中文摘要 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，以及各種新型控制器件和先進(jìn)控制方法在電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，交流電機(jī)控制精度得到了極大的提高。 第一章 緒論 .................................................................................................................... 4 1． 1本課題研究的背景和意義 ......................................................................................... 4 1． 2交流電機(jī)變頻調(diào)速的發(fā)展概況 .................................................................................. 4 1． 2． 1電力電子技術(shù)的發(fā)展 .................................................................................... 4 1． 2． 2變頻調(diào)速控制理論的發(fā)展 ............................................................................. 5 1． 2． 3電機(jī)控制芯片的發(fā)展 .................................................................................... 6 1． 3本課題研究的內(nèi)容 .................................................................................................... 7 第二章 交流異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 ..................................................................................... 9 2． 1異步電機(jī)的原始數(shù)學(xué)模型 ......................................................................................... 9 2． 2坐標(biāo)變換 ................................................................................................................ 11 2． 2． 1從三相到兩相的靜止坐標(biāo)變換 (3s／ 2s) ...................................................... 11 2． 2． 2從兩相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 (2s／ 2r) ............................................... 12 2． 3交流異步電動機(jī)在不同坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型 ............................................................... 13 2． 3． 1在 兩相靜止坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型 .................................................................... 13 2． 3． 2在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型 .................................................................... 13 2． 4本章小結(jié) ................................................................................................................ 14 第三章交流異步電機(jī)變頻調(diào)速原理 ................................................................................. 15 3． 1 V／ F控制原理 ..................................................................................................... 15 3． 2電壓空間矢量 (SVPWM)控制原理 .............................................................................. 16 3． 2． 1電壓空間矢量的三相功率逆變器 ................................................................ 16 3． 2． 2基本電壓空間矢量的形成及作用時間的計算 ............................................... 16 3． 2． 3用 DSP實現(xiàn) SVPWM的兩種方案 .................................................................... 19 3． 3本章小結(jié) ................................................................................................................ 20 第四章 變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 ............................................................................ 21 4． 1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) ......................................................................................................... 21 4． 2主電路設(shè)計 ............................................................................................................ 21 4． 2． 1整流電路 ................................................................................................... 21 4． 2． 2．濾波電路 ................................................................................................. 22 4． 2． 3逆變電路 ................................................................................................... 23 4． 2． 3． 1智能功率模塊 IPM ....................