基于DSP的高性能通用变频器的研究

摘要

随着经济的发展和社会的进步，人们对于通用变频器的需求量也在不断增大，这就对通用变频器的性能提出了更高的要求。本文在广泛了解各类通用变频器控制方式的基础上，重点研究了异步电机的V/F控制和矢量控制系统。
　　本文分析了异步电动机的稳态和动态数学模型，基于此数学模型介绍了变频器最常用的V/F电流开环控制和矢量控制方式。针对这两种控制方式中存在的问题，分别做出了改进，提出了两种改进的控制方式，即V/F无功电流闭环控制和无速度传感器（PG）的异步电机矢量控制。接着，分别对有PG和无PG的异步电机矢量控制进行了仿真。在第四章，详细介绍了系统的控制电路和功率电路的设计。控制电路是由以主控芯片TMS320F2808为核心的输入输出电路、通讯电路及转速、采样信号处理电路组成的；功率电路则由主电路、保护电路和检测电路组成。为了给整套装置提供一套可靠的直流稳压电源，本章还给出了一种线性电源的设计方案。要想将已有的控制算法编写成程序，则还需要考虑到数字化处理的问题。第五章介绍了软件设计中的数字化技术并对主程序框架和部分子程序做了说明。
　　最后，在样机上完成了V/F电流开环控制、V/F无功电流闭环控制、异步电机矢量控制、异步电机无速度传感器的矢量控制的实验，并做了调试总结。实验结果表明：V/F电流开环控制时在25Hz~30Hz频率段会出现明显震荡现象，经过V/F无功电流闭环后该现象被抑制了，这时系统可以实现全频率段的正常运行，并且动态性能和稳态性能良好，可以应用于一些调速精度不高的场合；异步电机矢量控制，控制精度高，并且动态性能和稳态性能更好，而无速度传感器的矢量控制，同样具有较好的调速性能，特别适用于不方便安装速度传感器的场合。

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1 绪 论

1.1 异步电机变频调速的研究现状

1.2 通用变频器的发展趋势

1.3 课题来源和主要工作

2 异步电机的数学模型

2.1 异步电机的稳态数学模型

2.2 异步电机的动态数学模型

3 异步电机的控制方式及仿真

3.1 V/F电流开环控制

3.2 V/F无功电流闭环控制

3.3 有PG的异步电机转子磁场定向矢量控制原理与仿真

3.4 无PG的异步电机转子磁场定向矢量控制原理与仿真

4 通用变频器的硬件电路设计

4.1 通用变频器的总体设计

4.2 功率电路的设计

4.3 控制电路的设计

4.4 直流稳压电源的设计

5 通用变频器的软件设计

5.1 数字化处理

5.2 控制程序的流程说明

6 系统实验结果及分析

6.1 加入无感吸收电容前后实验效果比较

6.2 V/F控制实验结果及分析

6.3 矢量控制实验结果及分析

6.4 系统调试总结

总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 实验装置图