基于DSP的交流电机矢量控制系统设计(2)
4.2 PI调节器仿真模型 25
4.3 磁链观测器 25
4.4 异步电机模型及其参数设置 26
4.5 矢量控制系统仿真模型 27
5 基于DSP矢量控制系统设计 29
5.1 实验系统硬件部分简介 29
5.1.1 主电路 30
5.1.2 光耦隔离的功率驱动电路 30
5.1.3 IPM独立驱动电源 31
5.2 MATLAB LINK FOR CCS介绍 32
5.3 DSP2812变频调速矢量控制系统开发流程 33
5.3.1 F2812 eZdsp模块控制框架参数设置 33
5.3.2 Schedule控制调度模块参数设置 34
5.3.3 中断控制模块设置 36
5.4 系统运行结果分析 37
6 总结与展望总结 40
1 绪论
从电机发明以后的很长时间以来，直流调速技术在电力拖动与电机控制技术中占据在主导地位。直流电机控制方法简单，效果良好并且能节省能耗。但是直流电机也有自身的缺点，直流电机制造技术复杂，所占体积比较大，限制了其应用领域。20世纪70年代以后，电力电子技术和微电子技术带动了交流调速系统的兴起和发展，逐渐打破了直流调速系统占据的统治地位。针对交流电机动态数学模型的非线性多变量强耦合特点，许多学者提出了各种控制策略和技术方法[1] [2]，包括无速度传感器矢量控制技术、直接转矩控制技术、基于神经网络控制的矢量控制技术、空间电压矢量控制技术等。近年来，鲁棒控制、模糊控制、自适应控制和专家系统的应用，使得交流调速系统向着网络化智能化的方向迅速发展。
交流变频调速技术经历了有最初的V/F恒定控制技术、转差频率控制技术到矢量控制技术、直接转矩控制技术的发展[3] [4] [5]。交流调速系统的应用领域也得到了大范围的推广，主要有以下三个方面：
(1)一般性能调速和节能调速。主要应用在风机、水泵等对调速范围和动态性能要求都不高，只要有一般的调试性能就可以的场合。
(2)高性能的交流调速系统和伺服系统。主要应用于数字制造、高性能电机以及精密仪器等方面，控制方法主要包括磁场定向控制技术和直接转矩控制技术等先进控制方法，形成了可以和直流电机调速系统向媲美的交流电机调速系统。
(3)特大容量、极高转速的交流调速系统。由于直流电机在高容量转速方面的限制，所以特大容量的电力设备，如厚板轧钢机、矿井卷扬机等以及极高转速的拖动，如高速磨头、离心机等都是应用的交流调速系统。
1.1 交流变频调速相关技术的发展
1.1.1 电力电子技术的发展
电力电子器件是现代交流调速的物质基础，其发展状况直接决定和影响着交流调速的发展程度。在现代交流调速系统中，控制装置用到的功率器件主要有：GTO、GTR、IGBT以及IPM。应用于控制装置的电力电子器件所发生革命性的事件是在美国通用电气公司于1957年开发的世界上第一只半控性的电力电子器件一晶闸管，并使其于1958年商业化，被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。但由于晶闸管属于半控型器件，所以在设计逆变器时需附加强迫换相电路 [6]。
上世纪70年代以后，先后出现了一些即能控制导通又能控制关断的全控器件，有功率晶体管(GTR)、门极可关断晶闸管(GTO)、功率MOS场效应晶体管(Power MOSEFT)、绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)、MOS控制晶闸管(MCT)等等。这类器件可以实现自由的开通与关断，开关速度得到很大的提高，由这些器全控器件组成的逆变器设计简单、结构紧凑，因为其不再需要强迫换相电路。以全控型器件为基础，脉冲宽度调制(PWM)方式迅速发展，PWM技术广泛应用于逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中，这对电力电子技术以及现代交直流调速的发展产生了深刻的影响 [7] [8]。