【正文】 轉(zhuǎn)矩不變。|2T??A對(duì)磁鏈控制的原則與轉(zhuǎn)矩控制類似，首先計(jì)算磁鏈誤差 ：?A*??A式中， 磁鏈給定值； 磁鏈實(shí)際值，由磁鏈觀測(cè)器得出。?徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)29設(shè)置滯環(huán)帶寬 ，則磁鏈控制信號(hào)甲 由 決定，即:若 ，??Q?A2???A則甲 =0，要求選用電壓空間矢量使磁鏈幅值減??； ，則 =1，要Q??Q求選用電壓空間矢量使磁鏈幅值增大；若 ，則 不變，選用電壓空|2???A間矢量應(yīng)使磁鏈幅值不變。0teT*?Ae??0s*s?*s?A*s圖 恒定圓形磁鏈軌跡控制示意圖 圖 轉(zhuǎn)矩變化控制示意圖理論上講， 取的越小，則轉(zhuǎn)矩控制和磁鏈控制就越精確。但T??、的大小又受功率器件的開(kāi)關(guān)頻率的限制。一般來(lái)說(shuō)，器件的開(kāi)關(guān)頻率越T?、低，相應(yīng)選取的 就應(yīng)越大，即滯環(huán)變寬。這樣，雖然系統(tǒng)的性能稍稍變?、差，但整個(gè)系統(tǒng)仍能穩(wěn)定運(yùn)行。若器件開(kāi)關(guān)頻率較低時(shí)仍然取較小的 ，T??、則滯環(huán)也就失去了意義，系統(tǒng)也可能會(huì)出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象。實(shí)際上，兩個(gè)控制器在控制系統(tǒng)中的“地位”標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)高性能的轉(zhuǎn)矩控制，因此，轉(zhuǎn)矩控制環(huán)誤差帶(即滯環(huán)寬度 εT 的整，磁鏈幅值的恒定控制就顯得并不十分重要。也因此引出了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的兩種形式:一種是由德國(guó) 教授提出的基于正六邊形磁鏈軌跡控制的直接轉(zhuǎn)矩控制及其改進(jìn)算法；一種是由日本學(xué)者 I,Takahashi 提出的基于準(zhǔn)圓形磁鏈軌跡控制的直接轉(zhuǎn)矩控制及其派生算法。兩種方法各有利弊，在大功率、低開(kāi)關(guān)頻率場(chǎng)合，前徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)30者比較合適。在功率器件開(kāi)關(guān)頻率較高的中小功率領(lǐng)域，后者占據(jù)了優(yōu)勢(shì)地位。無(wú)論采用那種控制方案，都是通過(guò)轉(zhuǎn)矩和磁鏈兩個(gè)控制器來(lái)共同控制逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)，以使電機(jī)定子磁鏈在沿給定軌跡〔正六邊形或準(zhǔn)圓形)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)靜態(tài)性能。磁鏈位置的判斷以及電壓矢量的選擇。 磁鏈位置的判斷非零電壓矢量有六個(gè)，它們的分布也是固定的，如圖 所示，當(dāng)磁鏈位于不同位置時(shí)，同一個(gè)電壓矢量，對(duì)于磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩的作用是不相同的，所以電壓矢量的選擇不僅僅根據(jù)磁鏈的大小來(lái)，還要知道磁鏈的具體位置。我們沿逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⒍ㄗ哟沛湹奈恢脛澐譃榱鶄€(gè)扇區(qū)： , 如圖 。16?—1U23456( 1 0 0 )( 1 0 1 )( 0 0 1 )( 0 1 1 ) ( 0 1 0 ) ( 1 1 0 ) ??u?1?2?3?4?5?6?圖 磁鏈位置及電壓矢量由圖 可知當(dāng)磁鏈位于兩區(qū)間的交界處時(shí) 軸的分量正好等于磁鏈幅值?的一半，因此根據(jù)磁鏈的 分量與磁鏈的 1/2 比較結(jié)果，再結(jié)合 分量的正負(fù)??情況即可正確判斷磁鏈當(dāng)前所在的扇區(qū)。磁鏈位置的具體判別方法如表 51：徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31ψβ ψα 扇區(qū)Ψα＞|Ψ|/2 θ2|Ψ|/2＜ψα＜|Ψ|/2 θ1＜0ψα＜|Ψ|/2 θ6Ψα＜|Ψ|/2 θ5|Ψ|/2＜ψα＜|Ψ|/2 θ4＜0Ψα＞|Ψ|/2 θ3表 51 電壓矢量選擇表綜合以上轉(zhuǎn)矩控制量 TQ，磁鏈控制量 ，和磁鏈位置 ，可以正確的選Q??擇合適的電壓矢量 ，從而對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。表 22 和表 23 給出了優(yōu)化了u的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)定子電壓開(kāi)關(guān)的選擇。徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)32表 52 正轉(zhuǎn)定子電壓開(kāi)關(guān)矢量表 θ Ψq TQ θ1 θ2 θ3 θ4 θ5 θ61 110 010 011 001 101 1000 111 000 111 000 111 00011 101 100 110 010 011 0011 010 011 001 101 100 1100 000 111 000 111 000 11101 001 101 100 110 010 011表 53 反轉(zhuǎn)定子電壓開(kāi)關(guān)矢量表 θ Ψq TQ θ1 θ2 θ3 θ4 θ5 θ61 101 100 110 010 011 0010 111 000 111 000 111 0001 1 110 010 011 001 101 1001 001 101 100 110 010 011徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)330 000 111 000 111 000 1110 1 011 001 101 100 110 010 主程序設(shè)計(jì)主程序每 10μs 由硬件定時(shí)器發(fā)出的中斷信號(hào)啟動(dòng)并執(zhí)行一次，它負(fù)責(zé)執(zhí)行整個(gè)軟件整個(gè)必經(jīng)流程。主要要完成以下幾個(gè)重要的步驟：（1）系統(tǒng)初始化：MS32OLF2407A 各個(gè)模塊的工作方式由相應(yīng)的控制寄存器設(shè)定，因此在主程序的開(kāi)始就必須根據(jù)要求設(shè)定好各個(gè)控制寄存器的初始值。包括:①p 比時(shí)鐘設(shè)定，OSp 的工作頻率設(shè)定為 30HZ，這個(gè)可以通過(guò)系統(tǒng)控制和狀態(tài)寄存器 1(SCSRI)設(shè)定。②輸入輸出端口的初始化，這個(gè)可以通過(guò) I/O 復(fù)用輸出控制寄存器(MCRx)設(shè)定。③串行通信接口的軟件配置，通過(guò)串行通信接口通信控制寄存器(SCICCR)、串行通信接口控制寄存器(SCICTLI)和串行通信接口波特率寄存器(SCIHBAUD 和 SCILBAUO)這些控制寄存器來(lái)初始化所需的串行通信接口通信格式，包括操作模式、協(xié)議、波特率、字符長(zhǎng)度、奇/偶效驗(yàn)位等。④AO 工作方式位，設(shè)置轉(zhuǎn)換觸發(fā)事件和通道數(shù)，可通過(guò) AOC 控制寄存器(AOCTR 以)和最大轉(zhuǎn)換通道寄存器(MAxCONV)設(shè)置。⑤對(duì)事件管理模塊 EVA 或 EVB 的設(shè)置的內(nèi)容很多，主要包括:定時(shí)器 4 的設(shè)定，全比較 PWM 單元的設(shè)定，PWM工作方式的設(shè)定，死區(qū)時(shí)間的設(shè)計(jì)和 QEp 工作方式的設(shè)定等等。（2）實(shí)時(shí)檢測(cè):為了使控制系統(tǒng)盡可能的得到最新的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)定子電壓、電流的測(cè)量放置在主程序的主循環(huán)中。本系統(tǒng)需要測(cè)量的電機(jī) 3 個(gè)定子端電壓和 2 個(gè)定子相電流。（3）調(diào)用電機(jī)模型子運(yùn)算程序。（4）調(diào)用調(diào)節(jié)器子程序：需要調(diào)用調(diào)節(jié)器子程序包括速度調(diào)節(jié)器子程序、轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器子程序、磁鏈調(diào)節(jié)器子程序和零狀態(tài)調(diào)節(jié)器子程序，從而分別給出速度調(diào)節(jié)信號(hào)、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)信號(hào)、磁鏈調(diào)節(jié)信號(hào)和零狀態(tài)信號(hào)。（5）控制信號(hào)輸出:根據(jù)第(4)步得到的速度調(diào)節(jié)信號(hào)、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)信號(hào)、磁鏈調(diào)節(jié)信號(hào)和零狀態(tài)信號(hào)綜合考慮后給出變頻器的三相最優(yōu)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，由 I/O徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)34口輸出去驅(qū)動(dòng) IGBT 驅(qū)動(dòng)器。主程序框圖如圖 。 子程序設(shè)計(jì)子程序、中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)完成對(duì)速度的測(cè)量，開(kāi)關(guān)量信息的捕捉，串行中斷程序、以及故障處理程序。(1)開(kāi)關(guān)量信息的捕捉:控制面板設(shè)定開(kāi)關(guān)量信息(如啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)加速、點(diǎn)動(dòng)減速和復(fù)位)時(shí)，同時(shí)給一定一個(gè)低電平信號(hào)，使TMS320LF2407A 的 XINT1 和 XINT2 外部引腳拉低至少 6 個(gè)或 12 個(gè)時(shí)鐘周期CLKOUT，這樣才能被 CPU 認(rèn)可。(2)控制策略子程序:控制策略子程序主要包括 3/2 變換子程序、定子磁鏈計(jì)算子程序、電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算子程序、速度調(diào)節(jié)器子程序、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器子程序、磁鏈調(diào)節(jié)器子程序等等。(3)串行中斷子程序和故障處理子程序。子程序流程圖如圖 NY開(kāi) 始系統(tǒng)初始化模塊系統(tǒng)狀態(tài)控制模塊執(zhí)行中斷子程序 ？執(zhí)行中斷服務(wù)子程序圖 主程序流程圖徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)35轉(zhuǎn) 矩 模 型定 時(shí) 器 中 斷保 護(hù) 現(xiàn) 場(chǎng)讀 取 A D 采 樣 值3 / 2 坐 標(biāo) 變 換磁 鏈 模 型P I 調(diào) 節(jié)轉(zhuǎn) 矩 滯 環(huán) 調(diào) 節(jié)磁 鏈 滯 環(huán) 調(diào) 節(jié)磁 鏈 區(qū) 間 判 斷查 表輸 出 P W M恢 復(fù) 現(xiàn) 場(chǎng)中 斷 返 回圖 子程序流程圖徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)36結(jié) 束 語(yǔ)晶體管 IGBT 以及新型高性能控制器 DSP 的出現(xiàn)，為異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)和物質(zhì)保證。在本文的設(shè)計(jì)中采用了 TI 公司的 TMS320LF2407A 芯片為控制核心，利用電壓空間矢量的控制方法，用軟硬件成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制在三相交流電機(jī)調(diào)速中的應(yīng)用。本文主要做了如下的工作：（1） 對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，將定子電流進(jìn)行解耦，分解為磁鏈分量和轉(zhuǎn)矩分量。（2） 通過(guò)解耦的異步電動(dòng)機(jī)對(duì)其兩個(gè)電流分量分別進(jìn)行控制從而達(dá)到轉(zhuǎn)矩的控制。（3） 用 un 模型來(lái)觀測(cè)磁鏈，并計(jì)算轉(zhuǎn)矩、判斷磁鏈位置，來(lái)確定 PWM 的輸出信號(hào)，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)控制。（4） 設(shè)計(jì)硬件電路和軟件框圖，將直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際控制中來(lái)。徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)37[參考文獻(xiàn)][1][M].北京:高等教育出版社，2022.[2][M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2022.[3][M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1995.[4][M].北京:高等教育出版社，2022.[5]陳伯時(shí)，[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999[6]李建軍，盛潔波，土翠，[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2022.[7][J].電氣傳動(dòng)2022,1:821.[8] 三點(diǎn)式逆變器電壓空間矢量控制方法[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào),2022,2:165170.[9]彭松，電動(dòng)汽車用異步電機(jī)矢量控制研究[D]，2022 年中科院電工所碩士畢業(yè)論文.[10] 結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用[D]，北京：北京航空航天出版社，2022. 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