【正文】 方程 定子三相繞組的電壓平衡方程為： 111dAU i RAA dtdBU i RBB dtdCU i RCC dt???????????????? ???? 式（ 21） 轉(zhuǎn)子三相繞組折算到定子側(cè)的電壓平衡方程為： 222daU i Raa dtdbU i Rbb dtdcU i Rcc dt???????????????? ???? 式（ 23） 把上面兩個式子寫成矩陣形式，并用 p 代替微分算子得到： 0000010 0 0 0 010 0 0 0 010 0 0 0 020 0 0 0 02000002UiRA A ARB B BUiRC C CpRa a aU R ib b bRUic c c??????? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? 式（ 23） 向量表示為： u Ri p??? 式中 UUUA B C、 、 為三相定子電壓； U U Uabc、 、 為三相轉(zhuǎn)子電壓； iiiA B C、 、為三相定子電流； i i iabc、 、 為三相轉(zhuǎn)子電流； 12RR、 分別為定轉(zhuǎn)子電阻；A B C???、 、 為三相定子磁鏈； abc? ? ?、 、 為三相轉(zhuǎn)子磁鏈。設(shè) mL 為兩相繞組平行時的互感，繞組漏感為 L 。定子繞組位置固定相差 120176。定轉(zhuǎn)子之間的互感表達式為： b b c c a a 1a b b c c 1c a a b b 1c o sc o s ( 1 2 0 )c o s ( 2 4 0 )A A B B C C mA a A B B C C mA c A B B C C mL L L L L L LL L L L L L LL L L L L L L???? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 式（ 27） 由以上的討論將式（ 25）寫成分塊矩陣為： s = ss sr srs rrrrLL iLL i????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? 其中： 徐州師范大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 感應(yīng)電機無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計 7 ? ? ? ?? ? ? ?A B C a b cA B C a b c。sr TTTTi i i i i iii? ? ? ? ? ?????。系統(tǒng)的強耦合非線性特性就是由 LLsr rs、 余弦函數(shù)矩陣表達出來的。 將式（ 24）代入到式（ 23）中并展開成得到向量形式為： () d i d Lu R i p Li R i L id t d t? ? ? ? ? 式（ 28） 因為 L陣是角位移 ? 的函數(shù)，故上式可進一步寫成： di dLu Ri L idt d? ?? ? ? 式（ 29） 式中， ddt??? 為電動機的旋轉(zhuǎn)角速度（用電角度表示）。 4．轉(zhuǎn)矩方程 根據(jù)機電能量轉(zhuǎn)換原理，在多繞組電機中，在線性電感的條件下，磁場的儲 能和磁共能為： 1122TTW i i Lim ??? 式（ 211） 而電磁轉(zhuǎn)矩等于機械角位移變化時磁共能的變化率 Wmm???（電流不變），且機械角位移m np?? ?，則： ||WWmmTne i c o n s t p i c o n s tm???????? 徐州師范大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 感應(yīng)電機無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計 8 將 ()T T Ti i isr? 和的 LLsr rs、 代入上式并整理得： 1 ( ) [ ( ) si n2( ) si n( 120 ) ( ) si n( 240 ) ]LLTTsr rsT n i i i i n L i i i i i ie p r s p m A a B b C ci i i i i i i i i i i iA b B c C a A c B a C b???????? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? 式（ 212） 從以上的推導(dǎo)得出三相異步電機的數(shù)學(xué)模型，由式（ 28）、（ 29）、（ 210）組成。式 （ 2一 13)的異步電動機的數(shù)學(xué)模型是建立在三相靜止 A、 B、 C 坐標系上的，現(xiàn)在把它變換到任意二相旋轉(zhuǎn) d、 q 坐標系上，比原來的模型簡單。其中 A、 B、 C為三相定子繞組軸線， d、 q 為等效兩相電機模型軸線。 徐州師范大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 感應(yīng)電機無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計 10 =r p?? 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度 1? 同步旋轉(zhuǎn)角速度，即定子角頻率 = = 2 k r 1p? ? ? ? ?（ ） 轉(zhuǎn)差角速度 sR 定子電阻 sL 定子電感 rR 轉(zhuǎn)子電阻 rL 轉(zhuǎn)子電感 pn 極對數(shù) mL 定轉(zhuǎn)子互感 J 轉(zhuǎn)動慣量 eT 電磁轉(zhuǎn)矩 LT 負載轉(zhuǎn)矩 p 微分算子 下標 s、 r 分別表示定子、轉(zhuǎn)子側(cè)的物理量。 i sR sL rLrisu sp? rp?mL rRrj??rj?? 圖 對于鼠籠式異步電機而言， Ur=0，為了方便下面對直接轉(zhuǎn)矩控制的理論分析，現(xiàn)將α β定子坐標系下的鼠籠式異步電機數(shù)學(xué)模型改用復(fù)數(shù)空間向量的形式表示如下： =0 = j rd sU R is s s dtd rRir r rdt?????????? ??? 式（ 219） 徐州師范大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 感應(yīng)電機無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計 11 = mL i L is s s r? ? 式（ 220） = rL i L ir m s r? ? 式（ 221） ( ) ( )T n i n i ie p s s p s s s s? ? ?? ? ? ?? ? ? 式（ 222） 電壓空間矢量 直接轉(zhuǎn)矩控制一般采用三相二點式電壓逆變器供電，如圖 用 A B CSSS、 、表示上橋臂 3 個功率器件的開關(guān)狀態(tài)， AS =1 表示 A 橋臂上邊閉合，下邊斷開 , AS =O 則相反。因在任意時刻同一橋臂只能有一個開關(guān)元件導(dǎo)通，這就決定 A、 B、 C三相共有 8個開關(guān)狀態(tài)，分別對應(yīng) 8 個電壓空間矢量。 8 個電壓矢量在復(fù)平面的空間分布如圖 所示。 2dcu2dcuNABCaUbUcUAS BS CSCSBSAS 圖 徐州師范大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 感應(yīng)電機無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計 12 S 1S 2S 3S 4S 5S6( 1 0 0 )( 1 1 0 )( 0 1 0 )( 0 1 1 )( 0 0 1 )( 1 0 1 )??1su2su3su4su5su6su 0 0 01 1 12()t? 1()t? 2()r t?2()t??1()t?? ()t??1()r t? 圖 徐州師范大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 感應(yīng)電機無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計 13 3 DSP 芯片概述 DSP 芯片 的定義及分類 ？ 數(shù)字信號處理是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興科學(xué)。 數(shù)字信號處理是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮識別等處理以得到符合人們 需要的數(shù)字形式。 抗 混 疊濾 波 器A \ D轉(zhuǎn) 換 器數(shù) 字 信號 處 理器D \ A 轉(zhuǎn) 換器平 滑 濾波 器X （ t ） X （ n ） Y （ n ）圖 數(shù)字信號處理系統(tǒng)框圖 圖 中，輸入信號可以是語音信號、傳真信號，也可以是視頻信號，還可以是傳感器（如溫度傳感器）的輸出信號。根據(jù)采樣定理，采樣頻率至少是輸入帶限信號最高頻率的 2 倍，在實際應(yīng)用中一般為 4 倍以上。 DSP 是指用于進行數(shù)字信號處理的可編程微處理器，人們常用 DSP 一詞來指通用數(shù)字信號處理器。 DSP 是高性能系統(tǒng)的核心，它接收模擬信號（如光和聲），將它們轉(zhuǎn)化 成數(shù)字信號，實時地對大量數(shù)據(jù)進行數(shù)字技術(shù)處理。 DSP 芯片的分類 D S P 芯 片 的 分 類按 數(shù) 據(jù) 格 式 分 按 用 途 分定 點 D S P 浮 點 D S P 通 用 型 D S P 專 用 型 D S PT M S 3 2 0C 2 X X\ C 5 4 X X\ C 6 2 X XT M S 3 2 0C 3 X X\ C 4 X XC 8 X XT I 公 司 的 一些 列 芯 片M o t o r o l a 的D S P 芯 片5 6 2 0 0Z o r a n 的Z R 3 4 8 8 1I n m o s 的I M S A 1 0 0 圖 DSP芯片的分類 徐州師范大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 感應(yīng)電機無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計 15 DSP 芯片的發(fā)展歷程 在 DSP 芯片出現(xiàn)之前，數(shù)字信號處理只能依靠通用微處理器（ MPU）完成，但 MPU 較低的處理速度卻無法滿足系統(tǒng)高速實時的要求。那時的 DSP僅僅停留在教科書上，即便是研制出來的 DSP系統(tǒng)也是用分立元件組成的，其應(yīng)用領(lǐng)域僅限于軍事、航空航天部門。這種 DSP 器件采用微米工藝、 NMOS 技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運算速度卻比 MPU 快幾十倍，尤其在語音合成，編解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。 20世紀 80 年達后期，第三代 DSP 芯片問世，運算速度進一步提高，應(yīng)用范圍逐步擴大到通信和計算機領(lǐng)域。第五代產(chǎn)品與第四代產(chǎn)品相比，系統(tǒng)集成度更高，將 DSP 芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上，這種集成度極高的 DSP 芯片不僅在通信、計算機領(lǐng)域大顯身手，而且逐漸滲透生活的各個方面，并逐漸成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定性因素?，F(xiàn)在世界上的 DSP 芯片有 300多種，生產(chǎn) DSP 的公司有 80多家，主要廠家有 TI 公司、 AD 公司、 Lucent 公司、Motorola 公司和 LSI Logic 公司。 DSP 芯片的應(yīng)用 DSP 芯片的應(yīng)用幾乎已遍及電子與信息的每一個領(lǐng)域，常見的典型應(yīng)用如下： ※ 通用數(shù)字信號處理：數(shù)字濾波、卷積、相關(guān)、 FFT、希爾伯特變換、自適應(yīng)濾波、窗函數(shù)和譜分析等。 ※ 圖紙 /圖像處理：二維 /三維圖形變換處理、模式識別、圖像鑒別、圖像增強、動畫、電子地圖和機器人視覺等。 ※ 自動控制：磁盤 /光盤伺服控制、機器人控制、發(fā)動機控制和引擎控制等。 ※ 家用電器：數(shù)字電視、高清晰度電視（ HDTV）、高保真音箱、電子玩具、數(shù)字電話等。 ※ 計算機：陣列處理器、圖形加速器、工作站和多媒體計算機等。 徐州師范大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 感應(yīng)電機無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計 17 4 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)各部分的結(jié)構(gòu)和計算方法己經(jīng)確定，這些方法將在以 TI