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基于DSP的异步电机矢量控制系统的研究及实现

发布时间:2019-04-19 23:55
【摘要】:随着电子电子技术、微处理器和电机控制技术的发展,交流调速性能日益提高。为满足高性能和节能的要求,交流电机调速以其特有的优点,有取代直流调速的趋势。异步电机的无速度传感器矢量控制(或磁场定向控制,FOC)技术作为现代交流传动控制的一个主要研究方向,逐渐成为研究的热点。论文介绍了交流调速相关技术的发展以及国内外交流调速现状。以交流异步电机的三相数学模型为基础,利用坐标变换理论得到异步电机在两相同步旋转坐标系下的简化模型,并利用转子磁场定向的方法,设计了转子磁链观测器,以实现异步电机定子电流的转矩分量和励磁分量的解耦。仿照他励直流电机的控制策略,设计了无速度传感器矢量控制算法的速度与电流双闭环控制系统,并通过MATLAB建模仿真,验证了基于状态方程直接综合法的无速度传感器FOC控制策略的有效性和合理性。根据异步电机矢量控制的原理,进行了以TMS320F2812(32位定点DSP芯片)为主控制器的交流调速系统硬件和软件的设计。在Altium Designer硬件设计平台中,设计了主电路(单相不可控整流、滤波、逆变)、信号采集电路(电流采集、电压采集、速度采集)、驱动电路(DSP最小系统、PWM隔离)等;在CCS集成开发环境下,采用C语言与IQmath编程,开发了控制算法程序(AD采集、PI调节器、坐标变换、SVPWM、转子磁链估算器、速度估算器)、硬件保护程序(IPM故障保护、过流保护)、通信程序(键盘操作、液晶显示);为了实现控制系统的灵活性,采用LabVIEW编写了上位机控制程序,使PC机通过串口对DSP进行控制,并将系统运行状态显示在PC机上。论文最后给出了异步电机电流闭环控制的实验结果和波形分析,验证了空间矢量PWM调制算法、电流闭环控制以及系统设计的有效性和可行性,为后续的电机控制理论研究和程序开发奠定了必要的基础。
[Abstract]:With the development of electronic technology, microprocessor and motor control technology, AC speed regulation performance is improving day by day. In order to meet the requirements of high performance and energy saving, AC motor speed regulation has a tendency to replace DC speed regulation because of its unique advantages. The speed sensorless vector control (, FOC) technology of induction motor (or magnetic field oriented control), as one of the main research directions of modern AC drive control, has gradually become a hot research topic. This paper introduces the development of AC speed regulation technology and the current situation of AC speed regulation at home and abroad. Based on the three-phase mathematical model of AC induction motor, the simplified model of asynchronous motor in two-phase synchronous rotating coordinate system is obtained by using the coordinate transformation theory, and the rotor flux observer is designed by using the method of rotor magnetic field orientation. In order to realize the decoupling of torque component and excitation component of stator current of asynchronous motor. According to the control strategy of other excitation DC motor, the speed and current double closed loop control system of speed sensorless vector control algorithm is designed, and is modeled and simulated by MATLAB. The validity and rationality of the speed sensorless FOC control strategy based on the direct synthesis method of the equation of state are verified. According to the principle of vector control of induction motor, the hardware and software of AC speed regulating system based on TMS320F2812 (32-bit fixed-point DSP chip) are designed. In the Altium Designer hardware design platform, the main circuit (single-phase uncontrolled rectifier, filter, inverter), signal acquisition circuit (current acquisition, voltage acquisition, speed acquisition), driving circuit (DSP minimum system, PWM isolation) and so on are designed. Under the CCS integrated development environment, the control algorithm program (AD acquisition, PI regulator, coordinate transformation, SVPWM, rotor flux estimator, velocity estimator) and hardware protection program (IPM fault protection, etc.) are developed by using C language and IQmath programming. Overcurrent protection), communication program (keyboard operation, LCD display); In order to realize the flexibility of the control system, the control program of the upper computer is programmed by LabVIEW, which makes the PC control the DSP through the serial port, and displays the running state of the system on the PC. Finally, the experimental results and waveform analysis of current closed-loop control of asynchronous motor are given, and the validity and feasibility of space vector PWM modulation algorithm, current closed-loop control and system design are verified. It lays a foundation for the follow-up research of motor control theory and program development.
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM343;TP273

【参考文献】

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本文编号:2461406

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