【正文】 ..................................... 15 電源電路設(shè)計(jì) ............................................................................................... 16 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) ................................................................................... 17 通訊接口電路設(shè)計(jì) ....................................................................................... 18 調(diào)理板電路設(shè)計(jì) ........................................................................................... 20 電流采樣調(diào)理電路設(shè)計(jì) .................................................................... 21 電壓采樣調(diào)理電路設(shè)計(jì) .................................................................... 22 4 控制板 PCB 設(shè)計(jì) ................................................................................................... 24 PCB 布局 ........................................................................................................ 24 PCB 布線 ........................................................................................................ 25 5 抗干擾討論 分析 ..................................................................................................... 28 變頻調(diào)速系統(tǒng)的電磁干擾 ........................................................................... 28 電源對(duì)系統(tǒng)的影響 ............................................................................ 28 V 瞬態(tài)脈沖對(duì)數(shù)字電路的干擾 ............................................................ 29 分布電感、電容對(duì)信號(hào)的影響 ........................................................ 29 硬件抗干擾技術(shù) ........................................................................................... 29 系統(tǒng)電源的電磁兼容設(shè)計(jì) ................................................................ 29 接口電路的抗干擾措施 .................................................................... 30 IPM 電磁兼容設(shè)計(jì) ............................................................................. 30 電路板布局設(shè)計(jì) ................................................................................ 31 合理布線 ............................................................................................ 31 軟件抗干擾技術(shù) ........................................................................................... 32 離散信號(hào)的采樣和濾波 .................................................................... 32 模擬信號(hào)的采樣和濾波 .................................................................... 32 軟件對(duì)異常情況的處理方法 ............................................................ 32 結(jié)論 ............................................................................................................................. 34 致謝 ............................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。在高速增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，我國(guó)能源工業(yè)面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。 2 交流變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展概況及其運(yùn)用 近年來(lái)，交流調(diào)速在國(guó)內(nèi)外發(fā)展 十分迅速，打破了過去直流拖動(dòng)在調(diào)速領(lǐng)域中的統(tǒng)治地位，交流調(diào)速拖動(dòng)已進(jìn)入了與直流拖動(dòng)相媲美、相競(jìng)爭(zhēng)、相抗衡的時(shí)代，并有取而代之的趨勢(shì)，這是現(xiàn)代電力拖動(dòng)發(fā)展的主要特征。目前變頻調(diào)速的主要方案有 :同步電機(jī)自控式變頻調(diào)速，正弦脈寬調(diào)制 (Sine Pulse Width Modulation)變頻調(diào)速，矢量控制 (Field Oriented Control)變頻調(diào)速，直接轉(zhuǎn)矩控制 (Direct TorqueControl)及無(wú)速度傳感器控制等 。目前已經(jīng)提出并得到實(shí)際應(yīng)用的 PWM 控制方 案就不下十幾種，關(guān)于 PWM 控制技術(shù)的文章在很多著名的電力電子國(guó)際會(huì)議上，如 PESC、IECON、 EPE 年會(huì)上已形成專題，尤其是微處理器應(yīng)用于 PWM 技術(shù)并使之?dāng)?shù)字化以后，花樣更是不斷翻新。 盡管矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制使交流調(diào)速系統(tǒng)的性能有了較大的提高，但 是還有許多領(lǐng)域有待研究，比如：磁通的準(zhǔn)確估計(jì)和觀測(cè)、無(wú)速度傳感器的控制方法、電機(jī)參數(shù)的在線辨識(shí)、極低轉(zhuǎn)速包括零速下的電機(jī)控制、電壓重構(gòu)與死區(qū)補(bǔ)償策略、多電平逆變器的高性能控制策略等更新更優(yōu)的控制理論和控制策略。在交流調(diào)速的全數(shù)字化的過程當(dāng)中，各種總線也扮演了相當(dāng)重要的角色。 本文的主要內(nèi)容 本課題主要是運(yùn)用一種新型的電機(jī)專用控制芯片 TMS320F2812 DSP 設(shè)計(jì)了中小功率變頻調(diào)速 系統(tǒng) 的控制板 ，并 進(jìn)行了抗干擾措施的分析討論 。 7 則電壓方程為： ? ? ? ?? ?? ? ???????????? ????????????? r d qs d qSrrmrmssss d q iJIpTITL JpILLJLIpLRu ?????? 10 11 (21) 在進(jìn)行兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換時(shí)只規(guī)定了 d， q 兩軸的相互垂直關(guān)系和與定子頻率同步的旋轉(zhuǎn)速度，并未規(guī)定兩軸與電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)位置。 注意到在 ΨrM=|Ψr|=Const 條件下， ? ? rMrm LL ??1 可由式 (26)得到以下等式： ? ? ? ?? ?? ? ? ?sTrrmrMrmrrMrmsrrMrm iRLLLL LLLL 21 ?? ?? ?? ????? (28) 如圖 22 所示，由于參數(shù) σLs 的值非常小，可以忽略耦合項(xiàng) ω1σLs 對(duì)各軸的影響，所以 ΨrM=Const 條件下電機(jī)可被分為兩個(gè)相互基本獨(dú)立并具有以下特征的子 系統(tǒng)。 如圖 23 所示，目的是求得轉(zhuǎn)子磁鏈幅值 ψrM 和磁鏈位置 θr 以在控制器中重構(gòu)域電機(jī)相同的 MT 模型。此外，在條件下，某些控制方案化簡(jiǎn)式 (210)和式 (211)，按下式計(jì)算 ωs*和 isT*。由圖 21 可知，電機(jī)方程式除 了用三相靜止坐標(biāo)系表示外，還可以用其它坐標(biāo)來(lái)表示，如兩相靜止坐標(biāo)系，兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，根據(jù)本章設(shè)計(jì)需要，列出2s/2r 變換和 3s/2r 變換的關(guān)系如下： 三相靜止 /任意二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的變換 (3s/2r變換 ) 三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換矩陣和逆變換矩陣如下 [13]： 3 s / 2 r22c os c os ( ) c os ( )332 2 2si n si n( ) si n( )3 3 31 1 12 2 2C? ? ? ? ?? ? ? ? ???????? ? ? ? ? ????? (217) 12 r / 3 s 3 s / 2 r1c o s sin22 2 2 1c o s( ) sin ( )3 3 3 22 2 1c o s( ) sin ( )33 2CC??? ? ? ?? ? ? ???????? ? ? ? ???? ? ??? (218) 式 (217)和式 (218)中， θ為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 d 軸和三相靜止坐標(biāo)系 A 軸之間的夾角，旋轉(zhuǎn)速度為 ω=pθ。 如圖 25 所示，在兩相靜止坐標(biāo)系 α、 β 下， Uref 在一個(gè)載波周期 Ts 中的作用效果為 sssre f TjUTUTU ?? ?? ， Uref所在的扇區(qū)由 Uα和 Uβ決定，由兩相 /三相坐標(biāo)變換可得： ? ?? ?????????????????????UUUUUUUUcba321321 (321) ? ?0 000 ? ?1117 ? ?1001U? ?1102U? ?0103U? ?0114 ? ?0015U ? ?10 10UⅠⅡⅢⅣⅤⅥ 圖 25 空間電壓矢量分布圖 13 當(dāng) Ua0 時(shí)，令 A=1，否則 A=0；當(dāng) Ub0 時(shí) ，令 B=1，否則 B=0；當(dāng) Uc0時(shí)，令 C=1，否則 C=0。其開發(fā)工具 可以分為代碼生成工具和代碼調(diào)試工具兩大類，代碼生成工具的作用是將 C 或匯編語(yǔ)言編寫的 DSP 程序編譯并鏈接成為可執(zhí)行程序，代碼調(diào)試工具的作用是對(duì) DSP 程序及系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，使編寫的程序達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo) [9]。同時(shí)需要指出的是： (.h)頭文件，一般用于定義程序中的函數(shù)、參數(shù)、變量和一些宏單元，同庫(kù)函數(shù)配合使用，因此，在使用庫(kù)時(shí)，必須用相對(duì)應(yīng)的頭文件說明。在使用仿真器下載調(diào)試程序的過程中，如果沒有外部程序存儲(chǔ)器，控制程序改動(dòng)后只能通過燒寫方式進(jìn)行驗(yàn)證，這不僅給程序開發(fā)帶來(lái)了不便，并對(duì) DSP 芯片使用壽命產(chǎn)生影響，因此為了調(diào)試的方便需要外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器。 在存儲(chǔ)的時(shí)候，需要程序操作或者是數(shù)據(jù)操作兩種方式。該存儲(chǔ)器可讀 /寫 100 萬(wàn)次，數(shù)據(jù)可保持 100 年。針對(duì) TI 公司 TMS320LF2407A 內(nèi)嵌的 CAN 模塊的方便性和實(shí)用性 [11]，本設(shè)計(jì)采用了 CAN 總線進(jìn)行變槳控制器與上位主控制器的實(shí)時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，并根據(jù)各自郵箱的標(biāo)識(shí)符判別數(shù)據(jù)是接收還是丟棄。 1122334455667788D DC CB BA AV R E F5D1R4RS8V C C3C A N H7C A N L6GND2S N 65H V D 230U 11C A N T X / I O P C 6C A N R X / I O P C 71234C A NJ4+ + 47kR347kR5C 3712C O N 2J P 10 圖 39 CAN 總線電路 (2) RS232 通信接口電路 考慮到在變槳距控制器實(shí)驗(yàn)與測(cè)試階段可以將其與 PC 進(jìn)行串行通訊，在此設(shè)計(jì)了 RS232 的通信模塊電路。 RS232 的接口電路如圖 310 所示。第二路則用中值參考電壓減去來(lái)自互感器的輸出電壓，同樣也線性放大到 A/D 采樣所要求的電壓。在控制板上， ADS8364 的 A0+、 A1+和 B0+、 B1+作為兩相定子電流的輸入引