基于DSP的异步电机SVPWM矢量控制系统的研究

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1、基于DSP的异步电动机SVPWM矢量控制系统的研究摘要近20年来，随着新一代电力电子器件和微处理器的推出，以及精确的电机模型和各种先进的控制策略的提出，极大的促进了电机控制的发展，使得精度高、调速范围宽、控制性能好的电机控制器的实现成为可能。本文应用矢量控制的原理，以TI公司数字信号处理器(DSP)TMS320F240为系统的控制核心，MITSUBISHI公司的PMl5RSHl20智能功率模块(IPM)为逆变器开关器件，运用空间电压矢量脉宽调(SVPWM--SpaceVectorPulseWidthModulation)技术，设计了数字化脉宽调制(P

2、WM)调速系统，构建了一个基于DSP的异步电动机矢量控制系统平台。论文在异步电动机数学模型的基础上，介绍了矢量控制理论及其解耦性质。将异步电动机三相静止坐标系下的各变量变换到两相旋转坐标系下，再利用转子磁场定向技术，使得定子绕组电流磁场分量和转矩分量得到解耦，从而，异步电机的调速性能大大提高。本文结合电流模型法给出了矢量控制系统结构框图，为构建SVPWM矢量控制系统平台提供了理论依据。根据电压空间矢量脉宽调制工作原理，本文提出了一种SVPWM的软件实现方法，通过仿真研究表明，与SPWM相比，SvPwM具有电压利用率高，易于实现以及开关损耗小等优点。本

3、文设计的矢量控制系统的电流控制器采用PI控制，考虑到被控对象的特点以及系统快速响应的要求，速度控制器采用模糊控制，并利用MATLAB将其和PID控制算法进行了仿真比较研究，从仿真结果可以看出，本文的模糊控制控制策略不仅设计简单，避免了速度控制器设计时受被控对象的复杂数学模型的限制，而且提高了系统转矩响应的快速性和速度控制精度，对转子参数的摄动有较好的鲁棒性，从而有效保证了系统的静态和动态性能。模糊控制中量化因子和比例因子对系统控制性能的影响也进行了研究。论文详细设计了系统的主电路、保护电路及控制电路等，采取有效而必要的措施提高系统的抗干扰能力，采用模

4、块化方法设计软件，便于程序的修改与移植，实现了SVPWM矢量控制策略，最后对该系统的软硬件进行了调试。实验结果表明了软硬件设计合理有效实用。关键词：异步电动机，SVPWM矢量控制，模糊控制，数字信号处理RESEARCHONDSP．BASEDSVPWMVECTORCONTROLSYSTEMFORASYNCHRONOUSMOTORABSTRACTIntherecent20years．withtheappearanceofthenewpowerelectronapparatusandmicroprocessor,theaccurateasynchronou

5、smotormodelandallkindsofadvancedtheoriesthathaveresultedinthedevelopmentofmotorcontr01．Themotorcontrollerwhichhaveshighaccuracyandcontrolperformance，widespeedregulatingrangecanberealized．Appliedthevectorcontroltheory，thedesignofthedigitalPulseWidthModulation(PWM)motorspeedvaria

6、tionsystemisproposedinthispaperwhichusesDigitalSignalProcessor(DSP)TMS320F240specialfordigitalmotorcontrolofTIcorporationasthecontrolcenterandutilizesIntelligentPowerModule(IPM)PM25RSBl20ofMITSUBISHIasapparatusoftheinverteraswellastheSpaceVectorPulseWidthModulation(SVPWM)asthec

7、ontrolalgorithm．TheDSP-basedvectorcontrolsystemplatformisdesignedinthispaper．Thevectorcontroltheoryanditsdecouplingareintroducedonthefoundationofthemathematicalmodelofasynchronousmotor。Thevariablesin2-phasestaticcoordinatesareconvertedintothevariablesinrotatingcoordinatesandthe

8、componentsbetweentorqueandmagneticfieldofstatorwinding