【正文】 感謝他們一直以來在對我的關(guān)愛，對我學習、生活上的幫助和支持。感謝我的同學和朋友們，是他們陪我一起面對和克服了學習和生活中的一切困難，謝謝他們對我一如既往的關(guān)心和幫助。我在此衷心的感謝宋老師為我所作的一切。在畢業(yè)設計進行期間，宋老師提供和創(chuàng)造了一切可能的條件，為本論文的順利完成提供了極大的支持和保證。致 謝在本論文完成之際，謹向所有關(guān)心、鼓勵和支持過我的老師、同學、親人、同事和朋友致以誠摯的謝意！我首先要感謝導師宋聚明博士對我的關(guān)心、指導和教誨。（3） 用un模型來觀測磁鏈，并計算轉(zhuǎn)矩、判斷磁鏈位置，來確定PWM的輸出信號，最終達到動態(tài)控制。本文主要做了如下的工作：（1） 對交流異步電動機進行數(shù)學建模，將定子電流進行解耦，分解為磁鏈分量和轉(zhuǎn)矩分量。子程序流程圖如圖48圖47 主程序流程圖圖48 子程序流程圖5結(jié) 論晶體管IGBT以及新型高性能控制器DSP的出現(xiàn)，為異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設計提供了理論基礎和物質(zhì)保證。(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、定子磁鏈計算子程序、電磁轉(zhuǎn)矩計算子程序、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器子程序、磁鏈調(diào)節(jié)器子程序等等。 子程序設計子程序、中斷服務程序的設計負責完成對速度的測量，開關(guān)量信息的捕捉，串行中斷程序、以及故障處理程序。（5） 控制信號輸出:根據(jù)第(4)步得到的電流調(diào)節(jié)信號、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)信號、磁鏈調(diào)節(jié)信號和零狀態(tài)信號綜合考慮后給出變頻器的三相最優(yōu)開關(guān)控制信號，由I/O口輸出去驅(qū)動IGBT驅(qū)動器。（3） 調(diào)用電機模型子運算程序。（2） 實時檢測:為了使控制系統(tǒng)盡可能的得到最新的實時數(shù)據(jù)，對定子電壓、電流的測量放置在主程序的主循環(huán)中。④AD工作方式位，設置轉(zhuǎn)換觸發(fā)事件和通道數(shù)，可通過AOC控制寄存器(ADCTRLx)和最大轉(zhuǎn)換通道寄存器(MAXCONV)設置。②輸入輸出端口的初始化，這個可以通過I/O復用輸出控制寄存器(MCRx)設定。主要要完成以下幾個重要的步驟：（1） 系統(tǒng)初始化：MS32OLF2407A各個模塊的工作方式由相應的控制寄存器設定，因此在主程序的開始就必須根據(jù)要求設定好各個控制寄存器的初始值。表42和表43給出了優(yōu)化了的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)定子電壓開關(guān)的選擇。圖46 磁鏈位置及電壓矢量由圖46可知當磁鏈位于兩區(qū)間的交界處時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)合分量的正負情況即可正確判斷磁鏈當前所在的扇區(qū)。 磁鏈位置的判斷非零電壓矢量有六個，它們的分布也是固定的，如圖46所示，當磁鏈位于不同位置時，同一個電壓矢量，對于磁鏈和電磁轉(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，還要知道磁鏈的具體位置。無論采用那種控制方案，都是通過轉(zhuǎn)矩和磁鏈兩個控制器來共同控制逆變器開關(guān)狀態(tài)，以使電機定子磁鏈在沿給定軌跡（正六邊形或準圓形)運動的同時，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)矩的高動靜態(tài)性能。兩種方法各有利弊，在大功率、低開關(guān)頻率場合，前者比較合適。實際上，兩個控制器在控制系統(tǒng)中的“地位”，因此，轉(zhuǎn)矩控制環(huán)誤差帶(即滯環(huán)寬度)，磁鏈幅值的恒定控制就顯得并不十分重要。這樣，雖然系統(tǒng)的性能稍稍變差，但整個系統(tǒng)仍能穩(wěn)定運行。但的大小又受功率器件的開關(guān)頻率的限制。設置滯環(huán)帶寬，則磁鏈控制信號甲由決定，即:若，則甲=0，要求選用電壓空間矢量使磁鏈幅值減小；，則=1，要求選用電壓空間矢量使磁鏈幅值增大；若，則不變，選用電壓空間矢量應使磁鏈幅值不變[26]。若，則TQ不變，選用電壓空間矢量使轉(zhuǎn)矩不變。設置滯環(huán)寬度，則轉(zhuǎn)矩控制信號TQ由決定，即:若，則TQ=0，要求選用電壓空間矢量使轉(zhuǎn)矩減小。其結(jié)構(gòu)分別如圖443所示。轉(zhuǎn)矩、磁鏈控制器[25]。該觀測模型可以根據(jù)現(xiàn)代控制理論觀測器設計方法，通過合理設計觀測器誤差反饋系數(shù)得到。 （）該模型實際上是綜合了in模型和ui模型的優(yōu)點，使得兩個模型平滑地切換。一般說來，高速時采用u一i模型，因為它結(jié)構(gòu)簡單，受參數(shù)影響小；而低速時采用in模型，因為低速時受的影響，ui模型己不能正確地工作[24]。in定子磁鏈觀測器模型定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈還可由下面的方程組來確定： （）in模型中不出現(xiàn)定子電阻，也就是說不受定子電阻變化的影響，但是in模型受轉(zhuǎn)子電阻、漏電感、主電感的影響。因此只有在10%額定轉(zhuǎn)速以上時，特別是在30%額定轉(zhuǎn)速以上時，采用u一i模型能夠非常準確地確定定子磁鏈。由式（）可知 （）寫成分量形式為： （）ui模型只有在被積分的差值較大時才能提供正確的結(jié)果。通過轉(zhuǎn)矩兩點調(diào)節(jié)來控制電壓空間矢量的工作狀態(tài)和零狀態(tài)的交替出現(xiàn)，來控制定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，控制定子磁鏈走走停停，以改變定子磁鏈的平均旋轉(zhuǎn)速度，從而改變磁通角的大小，以達到控制電動機轉(zhuǎn)矩的目的。從上面兩式可以推導出電動機轉(zhuǎn)矩表達式為： （）轉(zhuǎn)矩表達式也可以寫成如下形式： （）根據(jù)式（）可知，轉(zhuǎn)矩的大小與定子磁鏈幅值、轉(zhuǎn)子磁鏈幅值和磁通角的乘積成正比。 直接轉(zhuǎn)矩控制的原理直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖41所示，它包括轉(zhuǎn)矩控制環(huán)節(jié)和磁鏈控制環(huán)節(jié)，采用離散的兩點式調(diào)節(jié)(BangBang控制)，通過轉(zhuǎn)矩和磁鏈的滯環(huán)控制選擇出合適的電壓矢量來調(diào)節(jié)定子磁鏈，并通過控制定子磁鏈的前進和停止來控制電機轉(zhuǎn)矩，使之快速跟蹤給定，同時通過對定子磁鏈形狀的控制來選擇合適的開關(guān)狀態(tài)，從而產(chǎn)生PWM信號[23]。子程序和中斷服務模塊負責完成對轉(zhuǎn)矩和磁鏈的估算，開關(guān)量信息的捕捉，串行中斷程序、故障處理。4 系統(tǒng)軟件設計本系統(tǒng)的控制軟件分兩大部分:主程序模塊和子程序、中斷服務模塊。如果軟件進入一個不正確的循環(huán)或者CPU出現(xiàn)暫時性異常時，WD定時器溢出產(chǎn)生一個復位。通過一個16位波特率選擇寄存器可獲得超過65000種不同的可編程波特率，例如系統(tǒng)時鐘SYSCLK是10MHz，波特率的范圍是:。典型應用包括外部I/O或外部擴展?；鶞孰妷?05V)由外部提供。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包含兩個帶有內(nèi)部采樣－保持電路的10位串行/電容模數(shù)轉(zhuǎn)換器。三個獨立的雙向定時器，每一個都有單獨的比較寄存器，可支持不對稱的或?qū)ΨQ的PWM波形。事件管理器中包括一些專用的脈寬調(diào)制(PWM)單元。 圖37 TMS320F2407DSP結(jié)構(gòu)框圖[21] TMS320LF2407A DSP有兩個事件管理器EVA和EVB，每個事件管理器都有兩個定時器、三個比較單元、三個捕捉單元、一個增量式光電編碼器接口。事件管理器模塊特別適用于控制交流感應電動機、直流無刷電動機、開關(guān)磁阻電動機和步進電動機； 提供外擴展64K字的程序存儲器、64K字的數(shù)據(jù)存儲器、64K字的I/O能力； 片內(nèi)看門狗電路，實時監(jiān)視系統(tǒng)運行狀態(tài)； 16通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，具有可編程排序功能，4個啟動A/D轉(zhuǎn)換觸發(fā)器。低功耗有利于電池供電場合；而高速非常適合電機的實時控制； 片內(nèi)集成了32K字的Flash程序存儲器、2K字的SRAM、544字的DRAM； 兩個專用于電機控制的事件管理器（EVA、EVB）。減小了控制器的功耗。它集DSP的信號高速處理能力和適用于電機控制的外圍電路于一體，為電機控制系統(tǒng)數(shù)字化設計提供了一個理想的解決方案，在電機數(shù)字控制中得到廣泛的應用[20]。微處理器通過控制電機的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)角，使電機按給定的指令準確工作，可使電機的性能有很大的提高。 軍事：雷達與聲納信號處理、導航、導彈制造、保密通信、全球定位、電子對抗、情報收集與處理等。 通信：糾錯/譯碼、自適應均衡、回波抵消、同步、分散接收、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)軟件無線電和擴頻通信等。 醫(yī)學工程：助聽器、X射線掃描、心電圖/腦電圖、病員監(jiān)護和超聲設備等。 儀器儀表：暫態(tài)分析、函數(shù)發(fā)生、波形產(chǎn)生、數(shù)據(jù)采集、石油/地質(zhì)勘探，地震預測與處理等。 語音識別與處理：語音識別、合成、矢量編碼、語音鑒別和語音信箱等。TI公司作為DSP生產(chǎn)商的代表，生產(chǎn)的品種很多，大約占市場份額的60%[19]。目前對DSP爆炸性需求的時代已經(jīng)來臨，前景十分廣闊。20世紀90年代DSP發(fā)展最快，相繼出現(xiàn)了第四代和第五代DSP。DSP芯片的問世，使DSP應用系統(tǒng)由大型系統(tǒng)向小型化邁進了一大步至20世紀80年代中期，隨著CMOS技術(shù)的進步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP應運而生，其運算速度和存儲容量都得到了成倍的提高，成為語音處理和圖像處理技術(shù)的基礎。世界上第一片單片DSP芯片是1978年AMI公司宣布的S2811，在這之后，最成功的DSP芯片當數(shù)TI公司1982年推出的DSP芯片。直到20世紀70年代，才有人提出了DSP理論和算法基礎。這種實時能力使DSP在聲音處理、圖像處理等不允許時間延遲的領(lǐng)域的應用十分理想，成為全球70%數(shù)字電話的“心臟”，同時DSP在網(wǎng)絡領(lǐng)域也有廣泛的應用。(2) DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點 改進的哈弗結(jié)構(gòu) 多總線結(jié)構(gòu) 流水線技術(shù) 多處理單元 特殊的DSP指令 指令周期短 運算精度高 豐富的外設 功耗低DSP特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、強大的信息處理能力、及較高的運行速度，是DSP最重要的特點。數(shù)字信號處理一般是用DSP芯片和在其上運行的實時處理軟件對輸入