【正文】 拼一個春夏秋冬！贏一個無悔人生！早安！—————獻給所有努力的人.。不奮斗就是每天都很容易，可一年一年越來越難。是狼就要練好牙，是羊就要練好腿。 最后感謝我的家人，是你們無私的支持，讓我毫無后顧之憂的完成學(xué)業(yè)。從研究工作之初的方案論證，到具體仿真過程中的各個環(huán)節(jié)，都給予了很多好的建議，幫我解決了很多的困難，使本研究工作能夠順利完成。本人科研的研究方向、廣博的知識、敏銳的洞察力、強烈的創(chuàng)新意識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)都是我學(xué)習(xí)的好榜樣，她的諄諄教導(dǎo)使我受益終生。在此基礎(chǔ)上，國內(nèi)外不少學(xué)者把研究方向轉(zhuǎn)向了無傳感器的轉(zhuǎn)子磁鏈辨識的方向，希望能夠在減少硬件同時更準確的實現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁鏈的辨識和變量的解耦，這也是本文以后需要進一步開展的方向。實驗表明該控制系統(tǒng)設(shè)計合理，交流電機的速度和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，性能穩(wěn)定；SVPWM 實現(xiàn)方便，精度較高()；死區(qū)補償后逆變器的輸出有了明顯的改善，輸出電壓得到提高。對硬件系統(tǒng)的主電路、驅(qū)動電路、保護電路、信號采集電路、輸入輸出電路以及電源電路進行了設(shè)計和實驗，并在此基礎(chǔ)上以匯編語言完成了軟件算法的編寫和調(diào)試，此外還分析了系統(tǒng)干擾的消除方法及軟件的抗干擾措施。閱讀了國內(nèi)外大量的變頻調(diào)速、PWM控制方面的資料，對電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)和矢量控制(FOC)進行了較為深入的研究，參考三相異步電機的數(shù)學(xué)模型，通過坐標變換得到三相異步電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合轉(zhuǎn)子磁場定向的思想，對其進行了電流量的解耦，得到了定子的轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量，并以此建立了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器，從而構(gòu)建了帶轉(zhuǎn)速互感器的基于轉(zhuǎn)子磁場定向的電流與速度雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。而矢量控制理論則因其結(jié)構(gòu)簡單，電流解耦方便，速度與力矩響應(yīng)快等優(yōu)點，成為高性能交流電機調(diào)速的方向。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能、高效節(jié)能的優(yōu)點成為最有發(fā)展前途的交流調(diào)速方式。 圖54 相電流波形 圖55 PWMPWM8引腳驅(qū)動輸出波形（500us/div) 圖56 PWMPWM8引腳驅(qū)動輸出波形（50us/div) 本章小結(jié)本章主要介紹了實驗所用硬件裝置及其對應(yīng)設(shè)計的仿真，并對得出的結(jié)論進行了比較分析。圖55和56給出了示波器在500us/div和50us/div時同一橋臂上下兩個開關(guān)管的驅(qū)動波形PWMPWM8。 圖53 三相交流異步電機與磁粉制動機 實驗結(jié)果以上述電機和磁粉制動器系統(tǒng)為負載，本次對該矢量控制系統(tǒng)進行了實驗，并得到了系統(tǒng)給定輸出頻率為20Hz時測量的波形。圖52是電流信號采樣與處理硬件電路板。 本章小結(jié)本章主要介紹了三相異步電機矢量控制系統(tǒng)的軟件各部分的設(shè)計。當程序運行出錯時，看門狗定時器得不到刷新，會使程序復(fù)位。(3) 設(shè)置監(jiān)視跟蹤定時器(WDT)由于TMS320LF2407A中自帶了看門狗定時器，所以程序運行時使看門狗使能。(2) 利用時間冗余技術(shù)，屏蔽干擾信號多次采樣輸入、判斷，以提高輸入的可靠性；利用多次重復(fù)輸出來判斷，提高輸出信息的可靠性；重新初始化，強行恢復(fù)正常工作，以免I/O的輸入輸出不正常；查詢中斷源的狀態(tài)，防止干擾造成誤中斷；在不需要的時間里屏蔽中斷，以減少因十一擾引起的誤中斷。本文設(shè)置了假中斷程序，該程序內(nèi)部是幾條程序返回指令，并不執(zhí)行其它功能。軟件抗干擾技術(shù)可以很好的消除這種隨機性的系統(tǒng)故障。若10s時間內(nèi)，保護次數(shù)少于3次的話，將Tp清零，并重新起動系統(tǒng)。功率驅(qū)動保護模塊的設(shè)計如圖43所示。PWM中斷服務(wù)程序流程圖如圖42所示。 PWM中斷服務(wù)程序設(shè)計PWM中斷服務(wù)程序也就是T4周期中斷服務(wù)程序，是矢量控制軟件系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。死區(qū)時間3us，使能EBV模塊的功率保護功能。EVA、EVB模塊初始化包括定時器初始化，正交編碼器初始化，周期中斷及功率保護中斷初始化，比較器初始化。I/O模塊初始化通過設(shè)置寄存器MCRX(x為A,B,C)和PyDATDIR(y為AF)對DSP的引腳功能進行選擇：是作為基本功能使用還是作為一般I/O口使用；一般UO口是作為輸入口使用還是作為輸出口使用。設(shè)置DSP中B0塊映射到數(shù)據(jù)存儲器空間，使能看門狗單元，系統(tǒng)時鐘采用外部時鐘源，并通過PPL進行四分頻，在外部晶振為8MHz的情況下，系統(tǒng)的時鐘為32MHz。主程序流程圖如圖41所示。第4章 三相異步電機矢量控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 主程序設(shè)計主程序主要完成系統(tǒng)初始化、各模塊初始化以及中斷系統(tǒng)設(shè)置等工作。DSP根據(jù)QEP接入的信號可以判斷電機轉(zhuǎn)動的方向、速度以及位置角。 圖35 速度檢測電路編碼器的四個引出端子和J11接頭相連，端子的+5V和地信號為編碼器供電，產(chǎn)生的兩路編碼脈沖通過J11的3端接入如圖35所示的編碼脈沖信號處理與速度檢測電路。檢測元件采用光電編碼器，光電編碼器安裝在電機的軸士，當電機旋轉(zhuǎn)時，光電編碼器會產(chǎn)生兩路正交(相位差為90度)的編碼脈沖[16]。IOPB0連接DSP通用I/O口，以實現(xiàn)逆變器的死區(qū)補償。 圖34 定子電流檢測電路LH1為霍爾電流傳感器，UI、UU3為OP07，其中UI構(gòu)成電流反向電路，U2構(gòu)成電流反向加法器，U3以施密特觸發(fā)器結(jié)構(gòu)構(gòu)成電流方向與過零檢測電路。 電流檢測電路設(shè)計定子電流的檢測選用的是型號為TBC25A05的霍爾電流傳感器，并結(jié)合OP07構(gòu)成的算法電路及施密特觸發(fā)電路實現(xiàn)定子電流的采集與處理功能[15]。 檢測電路設(shè)計矢量控制系統(tǒng)的完成需要定子電流量、轉(zhuǎn)子速度量的采集，另外逆變器死區(qū)補償?shù)膶崿F(xiàn)也必須以電機相電流采樣為基礎(chǔ)。HCPL_316J的DESAT(l4腳)管腳為飽和電壓輸入引腳，連接MOSFET的漏極，監(jiān)測開關(guān)管導(dǎo)通狀態(tài)時漏極、源極之間的電壓大小[14]。HCPL_3120用于上橋臂的驅(qū)動，HCPL_316J用于下橋臂的驅(qū)動，這樣既實現(xiàn)了逆變電路的保護功能，又能節(jié)省成本。 驅(qū)動和保護電路設(shè)計驅(qū)動申路采用的是惠普公司生產(chǎn)的IGBT、MOSFET驅(qū)動芯片：如圖333所示HCPL_3120和HCPL_316J。功率管QlQ6采用ST公司的IRFP460，PWM7PWM12為MOSFET的驅(qū)動信號由DSP的PWM引腳經(jīng)驅(qū)動電路提供。(3) 逆變部分REI、QI、QZ、6組成了電壓型三相橋式逆變電路。Bl為500V/25A的整流橋。(2) 整流部分Bl、Rl、Ll、C5組成了變頻電路的整流部分。R0為1W/560kΩ的電阻。 圖31 主電路圖(1) EMC抗干擾部分FI、RVI、CI、CZ、CR0、LLI、C4組成EMC抗干擾電路，用于抑制來自電網(wǎng)的電磁干擾。在這類裝置中，經(jīng)不可控整流環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的輸入功率因數(shù)不變；經(jīng)PWM逆變環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的輸出諧波減少。主電路圖如圖31所示。DSP內(nèi)部采用數(shù)據(jù)和程序分開的哈佛結(jié)構(gòu)，專門設(shè)置了乘法累加器結(jié)構(gòu)，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。 本章小結(jié)本章主要介紹了三相異步電機矢量控制的基本原理，以及對數(shù)學(xué)模型和整體框圖設(shè)計的把握。