畢業(yè)論文-永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制(已改無錯(cuò)字)
2022-08-24 08:34:25 本頁面
【正文】 信號，按格雷碼規(guī)律變化，下面簡稱為格雷碼信號。隔離放大環(huán)節(jié)對光電脈沖信號進(jìn)行整形放大。 整形后的信號，PCA連接到DSP的CAP1, CAP3管腳，PCB連接到CAP2,CAP4管腳。格雷碼信號C1,C2,C4,C8分別接到DSP的4個(gè)通用IO端口IOPAO, IOPA1, IOPA2, IOPA3。 Cl同時(shí)還連接到外部中斷檢損組管腳XINT2和XINT3 。C1變化頻率是C2的一倍，是C2, C4的四倍。C2, C4同頻率，但相位相差90度。 D S P 混合碼盤 隔離放大CAP4CAP3CAP2CAP1IOPA3IOPA2IOPA1 IOPA0XINT3 XINT2 PCB PCA C8 C4 C2 C1 圖42 伺服系統(tǒng)速度和轉(zhuǎn)子位置測量外部接線 系統(tǒng)主回路 交流伺服控制的主電路主要是由電力半導(dǎo)體器件組成，在交流伺服控制器的主回路中，電力半導(dǎo)體器件以開關(guān)方式工作。電力電子器件發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段:晶閘管階段。門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)和大功率晶體管(GTR)階段。絕緣門極晶體管(IGBT)階段。近些年來國外廠家推出智能功率模塊(IPM)，并為許多用戶接受。 本系統(tǒng)的主回路采用智能功率模塊(IPM)構(gòu)成變頻裝置，IPM的主要特點(diǎn)有: (1)、它是先進(jìn)的混合集成功率器件，由高速、低耗 IGBT芯片和優(yōu)化的門極驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路構(gòu)成。 (2)、實(shí)現(xiàn)高效的過流和短路保護(hù)。IPM還集成了過熱和欠壓鎖定保護(hù)電路，系統(tǒng)的可靠性得到進(jìn)一步提高。IPM在故障情況下的自保護(hù)能力，減低了器件在開發(fā)和使用中過載損壞機(jī)率。 (3)、IPM集成了驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，通態(tài)損耗和開關(guān)損耗都比較低，因此散熱器減小，從而也減小了系統(tǒng)尺寸。 (4)、本論文所設(shè)計(jì)的主電路如圖43所示，IPM模塊采用日本三菱公司生產(chǎn)的七合一模塊，采用電壓空間矢量PWM (SVPWM)變頻調(diào)速方法。 三相空氣開關(guān)QF1，對其后元件或電路的短路起到保護(hù)作用 。并聯(lián)的三個(gè)壓敏電阻RV1, 2, 3，對輸入浪涌電壓有一定限制作用。接觸器 KM，其三個(gè)主觸點(diǎn)用來控制電源的通斷，由一個(gè)常開觸點(diǎn)用來作為準(zhǔn)備好應(yīng)答信號，還有兩個(gè)常閉觸點(diǎn)用來緊急停止時(shí)，接通電動(dòng)機(jī)動(dòng)力線上的兩個(gè)制動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)。PWM變換器主電路的直流電源是三相全波整流電源，因整流器不允許電流流逆向流動(dòng)，所以在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由高速到低速的過程中，拖動(dòng)系統(tǒng)儲存的能量不可能通過變流器回饋給電網(wǎng)，只能向?yàn)V波電容器 C2充電。這種因回饋能量使電源瞬時(shí)升高的電壓稱“泵升電壓”。泵升電壓會過高會影響并聯(lián)在母線上的所有器件的正常工作，甚至可能燒毀器件，故必須采取措施加以限制。圖中的二極管D二極管D電阻R1和功率三極管VT構(gòu)成了放電保護(hù)電路。 圖43 主電路結(jié)構(gòu)原理圖5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 數(shù)字調(diào)節(jié)器對于調(diào)速系統(tǒng)，要求每個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出都應(yīng)該加限幅。為避免突加給定和工況突然變化時(shí)調(diào)節(jié)器輸出值變化過于劇烈導(dǎo)致系統(tǒng)定子過壓、過流，本系統(tǒng)應(yīng)用的數(shù)字PI調(diào)節(jié)器具有輸出限幅功能，結(jié)構(gòu)如圖51所示。給定量 誤差e反饋值u輸出 輸出調(diào)節(jié) 圖51 PI調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)圖PI調(diào)節(jié)器工作原理如下:e(K)= 式(51)u(K)= 式(52) 式(53)u(K) 式(54) 式(55) 式(56)其中是比例系數(shù),是積分系數(shù),是PI調(diào)節(jié)器的限幅誤差,在計(jì)算中反饋給控制調(diào)節(jié)器積分量,使調(diào)節(jié)器及時(shí)退飽和,. 電壓空間矢量 SVPWM 電壓空間矢量控制把逆變器和電機(jī)視為一體,并有良好的諧波特性。 ABCV1V4V3V6V5V2電機(jī) 圖52 電壓源型逆變器示意圖三相電壓源型逆變器一般由六個(gè)功率開關(guān)器件組成，如上圖所示。將上橋臂和下橋臂的開關(guān)狀態(tài)‘1’表示，關(guān)斷狀態(tài)用‘0’表示。由于逆變器的上下橋臂的開關(guān)狀態(tài)互補(bǔ)，所以用上橋臂的三個(gè)開關(guān)功率器件來表示逆變器的工作狀態(tài)。功率開關(guān)器件的開關(guān)狀態(tài)共有八種組合，分別為；；；；；；；。其中和為‘零矢量’，其余六個(gè)矢量將電壓空間分為六個(gè)扇區(qū)。通過八個(gè)電壓空間矢量的線性組合可以得到一組等幅異相的電壓空間矢量，獲得一個(gè)逼近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場。 在任意一個(gè)的采樣周期通過選擇基本電壓矢量進(jìn)行電流控制時(shí)，基本電壓矢量的作用順序必須從零矢量開始，并以零矢量結(jié)束。 164532 圖53 基本電壓空間矢量 確定參考電壓矢量所在扇區(qū) 首先將參考電壓從 坐標(biāo)系按下式轉(zhuǎn)變到三相靜止坐標(biāo)系。 式（57） 其中 是參考電壓在坐標(biāo)系下的分量，為參考電壓在三相靜止坐標(biāo)系下的分量。 ， ， 式（58） 扇區(qū)號=A+2B+4C 式（59） 根據(jù)參考電壓所在扇區(qū)，選擇兩個(gè)參考電壓矢量相鄰的基本電壓矢量，并計(jì)算在采樣周期T內(nèi)這兩個(gè)電壓矢量的作用時(shí)間。設(shè)定。按下式計(jì)算出三個(gè)中間變量X、Y、Z，然后根據(jù)表（51）即可得。 式（510）表（51）給出了X、Y、Z和的對應(yīng)關(guān)系 1 2 3 4 5 6 t1 Z Y Z X X Y t2 Y X X Z Y Zsector 表（51）X、Y、Z和的對應(yīng)關(guān)系 更新全比較單元比較寄存器，實(shí)現(xiàn)SVPWM輸出 由上面計(jì)算，通過下式可得 式（511） 其中PWMPRD=T/2，T是采樣周期，然后按表（52）更新相應(yīng)的比較寄存器 1 2 3 4 5 6CMP1 tbon taon taon tcon tcon tbonCMP2 taon tcon tbon tbon taon tconCMP3 tcon tbon tcon taon tbon taon扇區(qū)寄存器 表（52）比較寄存器更新原則下圖給出了參考電壓矢量在第三扇區(qū)時(shí)PWM的輸出情況，在其他扇區(qū)的情況與
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