三相异步交流电机变频调速控制系统毕业设计主体

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1、中文摘要随着电力电子技术的发展，以及各种新型控制器件和先进控制方法在电机调速系统中的应用，交流电机控制精度得到了极大的提高。为了满足高性能、节能和环保的要求，交流电机调速以其特有的优点，正逐步取代直流调速，在电气传动领域中扮演着重要的角色。本课题主要针对交流异步电机变频调速控制系统进行了研究和探讨，提出了相应的软、硬件设计方案，以TI公司的电机专用控制芯片DSPTMS320LF2407A为控制核心，采用V／F控制和空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)相结合的控制方法，实现了对交流异步电机变频调速控制。论文阐述了交流异步电机的数学模型和变频调速原理；设

2、计了以DSP最小系统为核心的控制电路、变频主电路、信号采集电路等；在CCS集成开发环境下，采用C语言编程实现了上述的变频调速控制策略；同时为了实现该控制系统的灵活性，还采用VC++编写了上位机控制程序，使PC机通过串口对DSP进行控制，并将电机的运行状态在PC机上显示；还扩展了CAN总线，方便了电机的多机控制和远程控制。论文最后给出了实验结果和波形分析。结果表明了该变频调速控制系统具有良好的动静态调速性能，验证了系统设计的有效性和可行性。关键词：DSP、SVPWM、交流异步电机、变频调速共49页第49页目录中文摘要1ABSTRACT2第一章绪论41

3、．1本课题研究的背景和意义41．2交流电机变频调速的发展概况41．2．1电力电子技术的发展41．2．2变频调速控制理论的发展51．2．3电机控制芯片的发展61．3本课题研究的内容7第二章交流异步电机的数学模型92．1异步电机的原始数学模型92．2坐标变换112．2．1从三相到两相的静止坐标变换(3s／2s)112．2．2从两相静止到两相旋转的坐标转换(2s／2r)122．3交流异步电动机在不同坐标系的数学模型132．3．1在两相静止坐标系的数学模型132．3．2在两相旋转坐标系的数学模型132．4本章小结14第三章交流异步电机变频调速原理153．1

4、V／F控制原理153．2电压空间矢量(SVPWM)控制原理163．2．1电压空间矢量的三相功率逆变器163．2．2基本电压空间矢量的形成及作用时间的计算163．2．3用DSP实现SVPWM的两种方案193．3本章小结20第四章变频调速系统的硬件电路设计214．1系统硬件结构214．2主电路设计214．2．1整流电路214．2．2．滤波电路224．2．3逆变电路234．2．3．1智能功率模块IPM234．2．3．2IPM的选用234．2．3．3IPM外围接口电路设计264．3信号采集电路设计284．3．1HCNR200简介294．3．2电压电流采集电

5、路设计294．4控制电路设计304．4．1主控芯片TMS320LF2407A介绍304．4．2DSP最小系统设计314．4．3DSP外围接口电路设计344．5本章小结35共49页第49页第五章变频调速系统的软件设计365.1系统软件整体设计365.2CCS集成开发环境概述375．3系统程序设计及说明385.3.1程序工程的建立385．3．2程序说明395．3．3Q格式说明405．4本章小结41第六章实验结果及分析421．实验系统图422．电压空间矢量波形423．死区时间观测434．不同频率的PWM输出波形观测44总结46参考文献47致谢49共49页

6、第49页第一章绪论1．1本课题研究的背景和意义电机调速广泛应用于我们的生活、生产的各个领域中，例如：机床、电动工具、电动机车、机器人、家用电器、计算机驱动器、汽车、轮船、轧钢、造纸和纺织行业等等。据报道，世界上大约有100亿以上各种电机在工作。近年来，我国空调一年的产量就1000多万台，每台都需要电机调速控制，可见电机调速应用市场非常庞大。电机分为直流电机和交流电机两大类。直流电机由于其便于控制和控制精度比较高的特点，在很长一段时间内被广泛应用，被人们认为难以被其他电机所取代。但随着电力电子技术的发展、各种新型控制器件和先进控制方法的在电机调速系统

7、中的应用，使交流电机控制精度得到极大的提高；另外，由于交流电机，特别是笼型式异步电机具有结构简单牢固、制造成本低廉、运行方便可靠、环境适应能力强以及易于向高电压、高转速和大容量方向发展等优点，过去直流电机占主导地位的调速传动领域将逐渐被交流电机所占领。另一方面，随着世界经济的不断发展，科学技术的不断提高，环保和能源问题同趋成为人们争论的主题。充分有效地利用能源已成为紧迫的问题。就目前而言，电能是全世界消耗最多的能源之一，同时也是浪费最多的能源之一，为解决能源问题必须先从电能着手，其中起代表性的就是电机的控制。在发达国家中生产的总电能有一半以上是用于

8、电机的能量转换，这些电机传动系统当中90％左右的是交流异步电机。在国内，电机的总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量达6000亿