【正文】 形是一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，這些波形與正弦波等效，等效的原則是每一區(qū)間的面積相等。變頻調(diào)速系統(tǒng)控制軟件的研究和設(shè)計(jì)。具體研究工作包括:交流電機(jī)變頻調(diào)速原理的研究。同時(shí)，直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)的控制也較復(fù)雜，造價(jià)較高。大大減少了矢量控制技術(shù)中控制性能易受參數(shù)變化影響的問題。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系計(jì)算與控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場(chǎng)定向，借助離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。1985年德國魯爾大學(xué)DePenbrock教授首先提出直接轉(zhuǎn)矩控制理論(DTC)。在矢量控制系統(tǒng)中，給定量要從直流變?yōu)榻涣?，而反饋量要從交流變?yōu)橹绷髟偌由限D(zhuǎn)子磁鏈模型、轉(zhuǎn)子參數(shù)的辨識(shí)與校正等。但在實(shí)際上矢量控制運(yùn)算及轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)中要使用電動(dòng)機(jī)參數(shù)，其控制的精確性受到參數(shù)變化的影響，所以精確的矢量控制系統(tǒng)要對(duì)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。其主要思想是將異步電動(dòng)機(jī)模擬成直流電動(dòng)機(jī)，通過坐標(biāo)變換的方法分解定子電流，使之成為轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，實(shí)現(xiàn)正交或解禍控制，從而獲得與直流電動(dòng)機(jī)一樣良好的動(dòng)態(tài)調(diào)速特性。(FOC)理論，由此開創(chuàng)了交流電動(dòng)機(jī)等效直流電動(dòng)機(jī)控制的先河1習(xí)。它的優(yōu)點(diǎn)在于頻率控制環(huán)節(jié)的輸入頻率信號(hào)是由轉(zhuǎn)差信號(hào)和實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)相加后得到的，在轉(zhuǎn)速變化過程中，實(shí)際頻率隨著實(shí)際轉(zhuǎn)速同步上升或下降，因此加、減速更平滑，容易穩(wěn)定。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制是一種轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。早期的變頻系統(tǒng)都是采用開環(huán)恒壓比田/卜常數(shù))的控制方式，U/f控制是轉(zhuǎn)速開環(huán)控制,無需速度傳感器，控制電路簡(jiǎn)單，負(fù)載可以是通用標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)，所以通用性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性好，是目前通用變頻器產(chǎn)品中使用較多的一種控制方式，普遍應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、泵類的調(diào)速系統(tǒng)中。按電壓的調(diào)制方式分為脈幅調(diào)制PAM(Pulse Altitude Modulation)和脈寬調(diào)制PWM(Pulse Width Modulation)兩大類，前者己幾近絕跡，目前普遍采用的是后者回. 變頻調(diào)速系統(tǒng)的方案目前典型的變頻調(diào)速控制類型主要有四種:①恒壓頻比(v均控制，②轉(zhuǎn)差頻率控制，③矢量控制，④直接轉(zhuǎn)矩控制。變頻調(diào)速理論己形成較為完整的科學(xué)體系，成為一門相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科。目前 ，交流變頻調(diào)速技術(shù)以其卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果以及在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的廣泛適用性，而被公認(rèn)為是一種最有前途的交流調(diào)速方式，代表了電氣傳動(dòng)發(fā)展的主流方向。80年代，變頻調(diào)速己產(chǎn)品化，性能也不斷提高，充分發(fā)揮了交流調(diào)速的優(yōu)越性，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)各部門，并且部分取代了直流調(diào)速。最初的交流變頻調(diào)速理論誕生于20世紀(jì)20年代，直到60年代，由于電力電子器件的發(fā)展，才促進(jìn)了變頻調(diào)速技術(shù)向?qū)嵱梅较虻陌l(fā)展。⑤易于實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化等優(yōu)異特性，在實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。③起動(dòng)電流低，對(duì)系統(tǒng)及電網(wǎng)無沖擊，節(jié)電效果明顯。 變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展交流變頻調(diào)速技術(shù)相對(duì)于變壓調(diào)速等其它方法有著明顯的優(yōu)點(diǎn):①調(diào)速時(shí)平滑性好，效率高。 （5） 其它領(lǐng)域的應(yīng)用，如視頻會(huì)議系統(tǒng)、全數(shù)字電機(jī)控制系統(tǒng)（包括直流無刷伺服和交流伺服）、語音壓縮、通信等。 （4）智能交通領(lǐng)域隨著人們對(duì)環(huán)境要求的不斷提高，智能交通系統(tǒng)（ITS）必將是新世紀(jì)迅猛發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。 （3）智能汽車領(lǐng)域隨著無線通信與全球定位技術(shù)的日益成熟和廣泛應(yīng)用，集通信、信息、導(dǎo)航、娛樂和各類汽車安全電子系統(tǒng)于一體的車載盒會(huì)成為下一代和未來汽車的發(fā)展方向。 （2）醫(yī)療儀器領(lǐng)域大量醫(yī)療儀器的應(yīng)用，如心臟起搏器、放射設(shè)備及分析監(jiān)護(hù)設(shè)備，都需要RTOS的支持，像各種化驗(yàn)設(shè)備，如肌動(dòng)電流描記器、離散光度化學(xué)分析、分光光度計(jì)等，都需要使用高性能的、專用化的DSP系統(tǒng)來提高其精度和速度。 （1）信息家電領(lǐng)域機(jī)頂盒、變頻冰箱、變頻空調(diào)等眾多的消費(fèi)類和家庭醫(yī)療保健類電子設(shè)備將在未來幾年取得快速發(fā)展，信息家電的個(gè)性化、區(qū)域化以及季節(jié)化的趨勢(shì)，為特定應(yīng)用的DSP操作系統(tǒng)提供了應(yīng)用發(fā)展空間。業(yè)界分析家認(rèn)為，DSP系統(tǒng)在IP電話、游戲裝置和手持式通信裝置的推動(dòng)下將會(huì)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。DSP技術(shù)應(yīng)用前景將非常廣闊。 目前，DSP實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的品種較多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅用于信息電器的DSP操作系統(tǒng)就有10種左右。如今DSP操作系統(tǒng)和DSP應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中最熱門的技術(shù)，是高校、科研院所和高新技術(shù)企業(yè)的DSP軟件、硬件開發(fā)人員的新的課題。設(shè)計(jì)中采用恒壓頻比控制法實(shí)現(xiàn)了調(diào)速，其算法簡(jiǎn)單，控制靈活，是一種較為實(shí)用的方法。TMS320LF2407A 是專為電機(jī)控制而優(yōu)化設(shè)計(jì)的單片DSP 控制器，它不僅具備強(qiáng)大高速的運(yùn)算處理能力，而且在片內(nèi)集成了豐富的電機(jī)控制外圍部件，如事件管理器、PWM產(chǎn)生電路、ADC 轉(zhuǎn)換模塊等，這為實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)變頻調(diào)速控制提供了極大的便利。交流變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)越性體現(xiàn)在節(jié)電顯著和調(diào)速性能卓越兩個(gè)方面。關(guān)鍵詞: 異步電動(dòng)機(jī)；變頻調(diào)速；脈寬調(diào)制/ 數(shù)字信號(hào)處理器；恒壓頻比控制引言在工礦企業(yè)中，電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用面最廣、數(shù)量最多的電氣設(shè)備之一，因而電機(jī)的運(yùn)動(dòng)和控制與企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和效益密切相關(guān)。38基于DSP的三相交流電機(jī)變頻調(diào)速控制器的設(shè)計(jì)摘要: 由于三相交流異步電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的性能，因此其在工業(yè)場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。所討論的調(diào)速系統(tǒng)以三相交流異步電動(dòng)機(jī)為被控對(duì)象，以TMS320LF2407A （16 位定點(diǎn)DSP 芯片）為處理器，采用智能功率模塊PM10CSJ060,通過SPWM 技術(shù)對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行恒壓頻比控制，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于DSP 的變頻調(diào)速（Variable Velocity VariableFrequence，簡(jiǎn)稱VVVF）控制系統(tǒng)。交流變頻調(diào)速技術(shù)是電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物。針對(duì)這一情況，設(shè)計(jì)了基于DSP TMS320LF2407A 及智能功率模塊PM10CSJ060的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。而智能功率模塊（Intelligent Power Module，簡(jiǎn)稱IPM）將大功率開關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、檢測(cè)電路等集成在同一個(gè)模塊內(nèi)，是電力集成電路PIC 的一種。第一章、概論1．1 DSP的發(fā)展趨勢(shì)在計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)軟件、硬件不斷進(jìn)行著新的突破性發(fā)展。 DSP實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)的、多任務(wù)的操作系統(tǒng)軟件，它是DSP系統(tǒng)（包括硬、軟件系統(tǒng)）極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口。與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。DSP應(yīng)用產(chǎn)品具有巨大的市場(chǎng)需求前景，僅就美國市場(chǎng)而言，據(jù)估計(jì)，21世紀(jì)將有1億輛汽車、幾千萬臺(tái)個(gè)人通信裝置、每個(gè)家庭中5～20個(gè)聯(lián)網(wǎng)的家用電器以及數(shù)以百萬計(jì)的工廠使用DSP系統(tǒng)。DSP系統(tǒng)不僅在傳統(tǒng)的工業(yè)控制、通信和圖象處理領(lǐng)域有極其廣泛的應(yīng)用空間，如智能工控設(shè)備、POS/ATM機(jī)、IC卡等，而且在信息家電領(lǐng)域的應(yīng)用更具有極為廣泛的潛力，例如機(jī)頂盒、變頻冰箱、變頻空調(diào)等眾多的消費(fèi)類和醫(yī)療保健類電子設(shè)備，以及在車載盒、智能交通等領(lǐng)域的應(yīng)用也呈現(xiàn)出前所未有的生機(jī)。信息智能家居是未來發(fā)展的方向，估計(jì)幾年內(nèi)將得到快速發(fā)展。引入DSPRTOS后，現(xiàn)有的各種監(jiān)護(hù)儀的功能與性能都將得到大幅度的提高。由于足夠的市場(chǎng)需求，車載盒必將成為近年來發(fā)展的熱點(diǎn)，DSPRTOS在該領(lǐng)域應(yīng)用市場(chǎng)的規(guī)模未來幾年里將迅速增加。特定應(yīng)用的DSP操作系統(tǒng)將是發(fā)展智能綜合路口控制機(jī)、路車交互系統(tǒng)、新型停車系統(tǒng)、高速公路的信息監(jiān)控與收費(fèi)綜合管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用將確保智能交通系統(tǒng)的低成本與高性能，大大提高系統(tǒng)的可靠性和智能化程度。 DSP的應(yīng)用離不開DSP操作系統(tǒng)。② 調(diào)速范圍較大，精度高。④變頻器體積小，便于安裝、調(diào)試、維修簡(jiǎn)便。20世紀(jì)是電力電子變頻技術(shù)由誕生到發(fā)展的一個(gè)全盛時(shí)期。70年代，席卷工業(yè)發(fā)達(dá)國家的石油危機(jī)，促使他們投入大量的人力、物力、財(cái)力去研究高效率的變頻器，使變頻調(diào)速技術(shù)有了很大的發(fā)展并得到推廣應(yīng)用。進(jìn)入90 年代，由于新型電力電子器件的發(fā)展及性能的提高、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及先進(jìn)控制理論和技術(shù)的完善和發(fā)展等原因，極大地提高了變頻調(diào)速的技術(shù)性能，促進(jìn)了變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，使變頻調(diào)速裝置在調(diào)速范圍、驅(qū)動(dòng)能力、調(diào)速精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、輸出性能、功率因數(shù)、運(yùn)行效率及使用的方便性等方面大大超過了其他常規(guī)交流調(diào)速方式，其性能指標(biāo)亦已超過了直流調(diào)速系統(tǒng)，達(dá)到取代直流調(diào)速系統(tǒng)的地步。變頻調(diào)速技術(shù)為節(jié)能降耗、改善控制性能、提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量提供了至關(guān)重要的手段。變頻裝置按變換環(huán)節(jié)分有交一直一交系統(tǒng)和交一交系統(tǒng)兩大類，交一直一交系統(tǒng)又分為電壓型和電流型，其中，電壓型變頻器在工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。下面分別對(duì)這四種調(diào)速控制類型進(jìn)行介紹。但是由于這種控制方法是開環(huán)控制，調(diào)速精度不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降、穩(wěn)定性變差。利用異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差頻率成正比的關(guān)系來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，就可以達(dá)到與直流恒磁通調(diào)速系統(tǒng)相似的性能。其缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律是從異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電