基于DSP異步交流電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計主體(論文)

中文摘要
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，以及各種新型控制器件和先進(jìn)控制方法在電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，交流電機(jī)控制精度得到了極大的提高。為了滿足高性能、節(jié)能和環(huán)保的要求，交流電機(jī)調(diào)速以其特有的優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代直流調(diào)速，在電氣傳動領(lǐng)域中扮演著重要的角色。
本課題主要針對交流異步電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和探討，提出了相應(yīng)的軟、硬件設(shè)計方案，以TI公司的電機(jī)專用控制芯片DSP TMS320LF2407A為控制核心，采用V／F控制和空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)相結(jié)合的控制方法，實現(xiàn)了對交流異步電機(jī)變頻調(diào)速控制。
    論文闡述了交流異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和變頻調(diào)速原理；設(shè)計了以DSP最小系統(tǒng)為核心的控制電路、變頻主電路、信號采集電路等；在CCS集成開發(fā)環(huán)境下，采用C語言編程實現(xiàn)了上述的變頻調(diào)速控制策略；同時為了實現(xiàn)該控制系統(tǒng)的靈活性，還采用VC++編寫了上位機(jī)控制程序，使PC機(jī)通過串口對DSP進(jìn)行控制，并將電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)在PC機(jī)上顯示；還擴(kuò)展了CAN總線，方便了電機(jī)的多機(jī)控制和遠(yuǎn)程控制。
論文最后給出了實驗結(jié)果和波形分析。結(jié)果表明了該變頻調(diào)速控制系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)調(diào)速性能，驗證了系統(tǒng)設(shè)計的有效性和可行性。
關(guān)鍵詞：DSP、SVPWM、交流異步電機(jī)、變頻調(diào)速
 
ABSTRACT
With the development of power electronic technology,and as well as different kinds of new control models and advanced control methods used in  motor speed control  system，the accuracy of AC motor control system has been significantly improved．To meet  the  requirements  of  high•performance，energy  saving  and environmental，AC motor converter is gradually replacing DCconverter in the field of electric drive andplays an important role with its unique advantage．

The main topic of this paper is  to  introduce and discuss AC induction motor Ijrequency variable  control  system，and the corresponding hardware  and software design will  be mentioned as well．One solution is  to use motor control chip DSP TMS320LF2407Awith V／F and SVPWM control methods to control AC together induction variable control motorequencysystem．
Amathematical model of inductionmotor and VVVFprinciple are given in this paper；A control circuit with a minimize DSP system as the core and main invertercircuit and signal acquisition circuit are designed here；Make the above Frequency Control Strategy  into actualization using C language in  the environment of CCS；Meanwhile，in order to achieve the flexibility of the control system，VC++PCcontrol program is also used．The system can be controlled by a PCvia the serial port，and the motor running states Canbe displayed on the PC screen；To facilitate themulti‘motor control andrealize the remote control，the CANbus is also extended．
Finally,the experimental results and waveform analysis are given in this paper．Theresults showed that the VVVF control system has good speedstatic and dynamic performance，the effectiveness andfeasibility of the designed system is proved．
Keywords：DSP,SVPWM．AC induction motor,VVVF
 
目錄
中文摘要 1
ABSTRACT 2
第一章 緒論 4
1．1本課題研究的背景和意義 4
1．2交流電機(jī)變頻調(diào)速的發(fā)展概況 4
1．2．1電力電子技術(shù)的發(fā)展 4
1．2．2變頻調(diào)速控制理論的發(fā)展 5
1．2．3電機(jī)控制芯片的發(fā)展 6
1．3本課題研究的內(nèi)容 7
第二章 交流異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 9
2．1異步電機(jī)的原始數(shù)學(xué)模型 9
2．2坐標(biāo)變換 11
2．2．1從三相到兩相的靜止坐標(biāo)變換(3s／2s) 11
2．2．2從兩相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(2s／2r) 12
2．3交流異步電動機(jī)在不同坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型 13
2．3．1在兩相靜止坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型 13
2．3．2在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型 13
2．4本章小結(jié) 14
第三章交流異步電機(jī)變頻調(diào)速原理 15
3．1  V／F控制原理 15
3．2電壓空間矢量(SVPWM)控制原理 16
3．2．1電壓空間矢量的三相功率逆變器 16
3．2．2基本電壓空間矢量的形成及作用時間的計算 16
3．2．3用DSP實現(xiàn)SVPWM的兩種方案 19
3．3本章小結(jié) 20
第四章 變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 21
4．1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 21
4．2主電路設(shè)計 21
4．2．1整流電路 21
4．2．2．濾波電路 22
4．2．3逆變電路 23
4．2．3．1智能功率模塊 IPM 23
4．2．3．2 IPM的選用 23
4．2．3．3  IPM外圍接口電路設(shè)計 26
4．3信號采集電路設(shè)計 28
4．3．1  HCNR200簡介 29
4．3．2電壓電流采集電路設(shè)計 29
4．4控制電路設(shè)計 30
4．4．1主控芯片TMS320LF2407A介紹 30
4．4．2 DSP最小系統(tǒng)設(shè)計 31
4．4．3  DSP外圍接口電路設(shè)計 34
4．5本章小結(jié) 35
第五章變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計 36
5.1 系統(tǒng)軟件整體設(shè)計 36
5 .2 CCS集成開發(fā)環(huán)境概述 37
5．3 系統(tǒng)程序設(shè)計及說明 38
5. 3.1  程序工程的建立 38
5．3．2程序說明 39
5．3．3 Q格式說明 40
5．4本章小結(jié) 41
第六章實驗結(jié)果及分析 42
1．實驗系統(tǒng)圖 42
2．電壓空間矢量波形 42
3．死區(qū)時間觀測 43
4．不同頻率的PWM輸出波形觀測 44
總結(jié) 46
參考文獻(xiàn) 47
致謝 49