【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 械轉(zhuǎn)速并不等于轉(zhuǎn)子磁鏈轉(zhuǎn)速，所以不能通過(guò)位置傳感器或速度傳感器直接檢測(cè)到交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈位置。轉(zhuǎn)子磁鏈位置在交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制中是一個(gè)非常重要的參數(shù)，否則無(wú)法進(jìn)行Park變換和逆變換。目前多采用間接檢測(cè)的方法，利用可測(cè)的電壓、電流、轉(zhuǎn)速等信號(hào)，實(shí)時(shí)計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈幅值和相位的估計(jì)值。常用的磁鏈估計(jì)方法包括電流模型估計(jì)法和電壓模型估計(jì)法。在此重點(diǎn)介紹基于電流模型的磁鏈估計(jì)法。 電流模型磁鏈估計(jì)法的基本思路是根據(jù)描述轉(zhuǎn)子磁鏈與電流關(guān)系的磁鏈方程估計(jì)、計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈。輸入信號(hào)包括經(jīng)檢測(cè)得到的電機(jī)三相電流瞬時(shí)值和轉(zhuǎn)速信號(hào)；輸出信號(hào)包括轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康姆岛痛沛湺ㄏ蚪?，以用于磁鏈閉環(huán)控制。將靜止坐標(biāo)系中的電動(dòng)機(jī)三相定子電流經(jīng)3相/2相、靜止/旋轉(zhuǎn)變換，按轉(zhuǎn)子磁鏈定向得到dq坐標(biāo)系中的電流分量，再按照式（225）得到和。 電流估計(jì)模型的運(yùn)算框圖 （225） 式中，是轉(zhuǎn)子回路的時(shí)間常數(shù)。因此采用電流模型的磁鏈估計(jì)與電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速相關(guān)。該算法可用于任何速度范圍，尤其可用于系統(tǒng)零轉(zhuǎn)速起動(dòng)的情形。但是，基于該模型的轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)精度仍受到電動(dòng)機(jī)參數(shù)變化的影響，尤其是轉(zhuǎn)子電阻會(huì)受到電動(dòng)機(jī)溫升和頻率變化的影響，難以對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償；而且磁飽和程度也將會(huì)影響電感和。 3基于DSP的交流調(diào)速系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 本電源主電路是先將380V的交流電壓經(jīng)三相隔離變壓器和三相自耦調(diào)壓器，得到0～250V的交流電壓，經(jīng)不控整流和大電容濾波后得到較平滑的直流電壓，再經(jīng)三相橋式逆變電路，輸出接三相交流異步電動(dòng)機(jī)。在三相橋式逆變的過(guò)程中，采用脈寬調(diào)制SPWM控制技術(shù)，利用TI公司生產(chǎn)的DSP控制器(TMS320F2812)產(chǎn)生的PWM信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間，從而控制輸出電壓；同時(shí)電流取樣和電壓取樣電路通過(guò)主電路獲得電流和電壓信號(hào)并送入控制電路板，經(jīng)過(guò)控制電路控制輸出電壓和電流，保持電壓恒定，并限制電流，當(dāng)電流超過(guò)給定的電流值時(shí)，機(jī)器給出過(guò)壓、過(guò)流和故障保護(hù)信號(hào)。 硬件電路主要由主電路和控制電路組成。其中主電路由整流電路、濾波電路、逆變電路、驅(qū)動(dòng)電路、電源電路、保護(hù)電路、檢測(cè)電路等構(gòu)成。 圖 基于DSP的交流調(diào)速系統(tǒng)框圖 本系統(tǒng)把采樣的電壓和電流信號(hào)經(jīng)過(guò)硬件電路處理，送到DSP芯片中經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，計(jì)算得到控制信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)器件；當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓等各種故障時(shí)，相應(yīng)的檢測(cè)電路動(dòng)作，經(jīng)DSP發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)封鎖指令，給出故障信號(hào)，并有相應(yīng)的保護(hù)電路；通過(guò)通信接口可實(shí)現(xiàn)控制器與上位機(jī)之間的通信，并可輸出觀測(cè)中間變量、。根據(jù)主電路選擇設(shè)計(jì)控制電路，利用TMS320F2812的片內(nèi)資源實(shí)現(xiàn)控制。 基于DSP的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)原理框圖 ，電源輸入為單相0～250V交流電，經(jīng)橋式不控整流得直流電，其后有啟動(dòng)限流電阻R1和啟動(dòng)限流開(kāi)關(guān)S1（時(shí)間繼電器），剛啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流大，S1斷開(kāi)，R1串在回路中限制啟動(dòng)電流。電路中采用兩個(gè)300uF大電容濾波，使輸出直流電壓更平滑。后接母線開(kāi)關(guān)S2（繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)）和故障保護(hù)開(kāi)關(guān)S3（繼電器常閉觸點(diǎn)），當(dāng)過(guò)流、過(guò)壓等其中任何一種故障發(fā)生時(shí)，都會(huì)使故障保護(hù)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，切斷電源，起到保護(hù)作用。逆變電路部分由6個(gè)IGBT構(gòu)成3個(gè)橋臂，每個(gè)IGBT分別并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管。最后，逆變電壓輸出接三相交流異步電動(dòng)機(jī)A、B、C三相。三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)是：=100W 主電路圖 控制電路設(shè)計(jì) 從控制系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)來(lái)看，該電機(jī)控制系統(tǒng)的控制回路主要包括以下幾部分：A/D轉(zhuǎn)換模塊、主掛箱反饋接口、PWM輸出模塊、上位機(jī)接口（串行通信接口、JTAG接口等）。其中A/D轉(zhuǎn)換模塊的作用是將檢測(cè)電路采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)反饋到DSP控制器中處理；PWM輸出模塊輸出6路PWM波經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后控制逆變電路中的6個(gè)IGBT；上位機(jī)接口中串行通信接口采用2812SCI的A口。 TMS320F2812的資源介紹 為了能更好的對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)進(jìn)行處理TI公司專門設(shè)計(jì)TMS320系列的DSP，本系列的DSP控制器體系結(jié)構(gòu)把控制器的外設(shè)功能與實(shí)時(shí)信號(hào)的處理能力進(jìn)行了完美的結(jié)合，從而為實(shí)時(shí)信號(hào)的處理方面的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)給予了很好的支持。其中特殊的DSP指令模塊、快捷的指令執(zhí)行周期、專用的硬件乘法器以及哈佛結(jié)構(gòu)的流水線式執(zhí)行操作，這些優(yōu)點(diǎn)讓TMS320系列的DSP在實(shí)時(shí)信號(hào)處理方面更加能夠大顯身手。 TMS320F2812是TI公司推出的高性能32位數(shù)字信號(hào)處理器，是基于TMS320C2XX內(nèi)核的定點(diǎn)DSP C2000平臺(tái)系列中的一員。器件上集成了多種先進(jìn)的外設(shè)，為電機(jī)控制及其他運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)提供了良好的平臺(tái)。其代碼和指令與F24x系列數(shù)字信號(hào)處理器完全兼容。該系列DSP同時(shí)具備數(shù)字信號(hào)處理器和微控制器的功能。CPU內(nèi)部采用可調(diào)整的哈佛總線結(jié)構(gòu)和循環(huán)尋址方式，既能單周期地執(zhí)行寄存器操作 ，也能在單周期內(nèi)通過(guò)流水線結(jié)構(gòu)完成指令和數(shù)據(jù)的同時(shí)提取，從而提高了處理器的處理能力。主要特征如下： （1）采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)；，大大降低了芯片功耗；處理器主頻為150MHz，從而保證了控制器的執(zhí)行速度。 （2）其CPU的指令集與TMS320F24x/F240x系列處理器兼容；包括4MB的程序/數(shù)據(jù)尋址空間和16