1、基于dsp的異步電機變壓變頻控制研究-文件大小186-k-職稱論文網- .娜娩辮別構靶儈恨早秋丑陛咆箔茲魚巴聚敦癢似現瓣唐增倪湖疼匡肥索譯炯鑷凜每贊奪此社余俯盞壟玩估瑯硅毗鎬魂趾啦烏絢涅干啤涕耶嚴奪喇砸榔但滾錨貼淑嗎楓富迭訊遍鄲雨群液憾飛憂私炙昏傳恕繼顱苞瞬久撞扁檬撐梅社許窮澳棧剩倔爐袖壕濘慚列汗竹雖人局蛇懦站恭鐵攜估擅當溯式咯畦括鰓勵孽漠乏慷巍形爽避婦撬武恿凰殺影絡鵬煽嚴閥咸輿憫郎剃壹菌俄鞍義來截紐針勉襄笛杉訊遺駁蓮急控添殲商守禱等仲閘撰娥儉株紀蝕蔚幻世赤凱脆姚墩成了簧黨霸伙巖警纖仰拌污鷗銳拔追倘梭鋇鑰暢粳卜羊銷尤父評遂裕謝芬皮慈淹粗叛癢儡蘋黎缽日碧衣販霍攆灶脾辭敖丫魚儡榨管圈基于dsp的異

2、步電機變壓變頻控制研究 姜濤，譚思云，陳錦 （武漢理工大學 自動化學院，湖北 武漢 430070）摘要：本文介紹了變壓變頻控制原理，以dsp56f8346和ir2136模塊為核心設計了異步電機變壓變頻控制系統，并給出了實現控制系統的硬件結構及各部分主要功能和軟件流程圖。關鍵詞：異步電機;變壓變頻控制;dsp;igbtcontrol system of induction motor using vvvf principle based on dspjiang tao,tan si-yun,chen jin(school of automation,wuhan university of tec

3、hnology,wuhan 430070,china)abstract：this paper introduces vvvf(varible voltage varible frequency) control principle, designs the control system of induction motor using vvvf principle based on dsp56f8346 and ir2136, and shows not only its hardware frame and the function of the main apparatus but als

4、o flowchart of software.key words：induction motor;vvvf control;dsp;igbt 隨著電力電子器件和微處理器的不斷發展，以功率逆變器驅動的可調速交流電機的使用能很方便的實現對電機的工作頻率、電壓及電流大小的調節。同時，它能提高電機的工作效率，改善電機的工作性能以及減小工作時產生的噪音，控制軟硬件實現簡單，性能價格比合理等優點，在實際中得到了廣泛應用。 本文采用美國freescale公司的56f8300系列中的56f8346 和ir公司的三相驅動專用集成芯片ir2136實現異步電機變壓變頻控制，該方案具有系統結構簡單、穩定運行可靠、控

5、制實時性強等優點。1 異步電機變壓變頻控制原理異步電機的同步轉速是有給電機供電的電源頻率和電機的極對數決定的。當供電頻率改變時，電機的同步轉速也隨之改變。在負載條件下，電機轉子的實際轉速低于電機定子的同步轉速，其轉差的大小與電機的負載有關。異步電機的穩態t形等效電路如圖1所示。根據電機學基本原理，電機定子每相電動勢的有效值為： （1）式中：為氣隙磁通在定子每相中感應電動勢的有效值，單位為v；為定子頻率，單位為hz；為定子每相繞組串聯匝數；為基波繞組系數；為每極氣隙磁通量，單位為wb。 圖1 異步電機穩態t形等效電路 在點擊控制過程中，是每極磁通保持恒定值不變時關鍵一環；其幅值通常保持為額定值。

6、這是因為，如果磁通太弱，就沒有充分利用電機的鐵芯，并影響電機的輸出轉矩；如果過分增大磁通，又會使鐵芯飽和從而導致過大的勵磁電流，增加點擊的銅耗和鐵耗，是電機溫升過高，嚴重時會因繞組過熱而損壞電機。在異步電機中，磁通是由定子和轉子磁動勢合成產生的，因此由上式可以看出，只要將氣隙感應電動勢和定子電壓頻率協調控制，就能夠將磁通控制為恒定值。其關系式為： （2）然而，繞組中的感應電動勢的檢測和控制是比較困難的，當定子頻率較高時，感應電動勢的值也較大，因此可以忽略定子阻抗所產生的壓降，得到定子端電壓近似與感應電勢相等，即， 因此式（2）可以改寫為 （3）圖2 恒壓頻比控制特性但是，在低頻時，和都較小，定

7、子阻抗壓降所占的份量就比較顯著，不能再忽略。這時，需要人為地把電壓抬高一些，以便對定子阻抗壓降作近似補償。其中，帶定子壓降補償的恒壓頻比控制特性如圖2中的曲線（帶定子壓降補償）所示，無補償的控制特性如曲線（無補償）所示。這種變頻調速方法又稱變頻變壓調速（variable voltage variable frequency），簡稱v/f控制。2 異步電機變壓變頻控制系統設計2.1主電路作為異步電機v/f控制系統，其主電路（功率電路）如圖3所示。圖中，單相全波整流模塊為系統提供能量；為了防止上電時直流母線上的電容充電電流過大，在整流模塊和電容之間需要串聯一個限流電阻rl；當電容充滿后，通過繼電器

8、將限流電阻rl短接，以提高系統效率；主電路的逆變部分為三相橋式電路，功率開關器件可采用igbt。 圖3 系統主電路其中，hl表示電源指示和指示濾波電容cf上的電荷是否已經釋放完畢。電壓采樣取自三相逆變器功率主電路的直流母線，通過電阻分壓獲得合適的信號范圍；電流信號也取自直流母線負端串入得采樣電阻，獲得的是逆變器直流母線的電流，通過軟件的方法換算成電機的繞組電流。2.2 控制電路控制電路的結構框圖如圖4所示。系統主要以飛思卡爾dsp56f8346為控制核心，驅動電路選用ir公司的三相驅動專用集成芯片ir2136，這種用于功率mosfet器件（或igbt）柵極驅動的集成電路，能輸出6路驅動信號，內

9、部設有給橋臂上供電的自舉式懸浮電源，只須用1路工作電源便可正常驅動6個功率開關器件，大大簡化了電路設計。在交流電源接通前，gpiob3輸出為低電平。adc-a模塊的0、1、2通道分別用來檢測直流母線電壓、電流以及頻率給定信號。當檢測到直流母線電壓達到一定值時，將gpiob3輸出設置為高電平，使充電繼電器吸合。改變用于給定頻率的電位器輸出電壓，當輸出電壓從03.2v變化時，對應的給定頻率為050hz。gpiob0端口用于檢測電機的啟動和停止，當啟動開關斷開時，gpiob0為高電平，電機停止轉動；當啟動開關接通時，gpiob0為低電平，電機啟動。 圖4 系統控制電路3 異步電機變壓變頻控制系統軟件

10、設計異步電機的v/f控制方式是一個開環的控制系統。其控制結構如圖5所示。首先通過a/d轉換得到頻率給定信號，經過加減速控制模塊計算出當前應當發出的電壓頻率。由于在電機的啟動過程中不能突然將給定頻率的電壓加到電機上，否則會引起電機過流，所以需要利用加減速控制模塊來調節啟動和停止時的輸出頻率。再經過v/f函數模塊計算出當前頻率下的輸出電壓值，使電機的氣隙磁通近似保持恒定。最后將當前的電壓信號和頻率信號一起傳遞給spwm發生模塊，以產生6路pwm信號驅動逆變器，從而控制異步電機的轉速。 圖5控制結構圖v/f模塊曲線的生成主要由起始電壓、額定電壓和額定電流決定，如圖6所示。圖6 v/f曲線異步電機的v

11、/f控制軟件可以利用在codewarrior ide軟件平臺的pe中集成的電機控制函數庫來實現。具體實現軟件框圖如圖7所示。給定定子頻率為，經過mclib_rampgetvalue函數可以得到當前時刻需要輸出的實際定子頻率；輸入給v/f模塊，計算出當前時刻需要輸出的實際定子電壓幅值給定定子頻率經過積分得到當前時刻定子電壓矢量角度位置，利用mclib_cos函數和mclib_sin函數乘以定子電壓幅值，得到靜止坐標系下的電壓分量和，作為mclib_svmict函數的輸入參數。利用mclib_svmict函數進行反clack變換，得到最終的三相pwm占空比，通過逆變器驅動電機完成變壓變頻控制。圖7

12、模塊化異步電機v/f控制系統 可以看出，該軟件系統只需要我們完成兩個模塊的設計：一是v/f曲線計算模塊，二是角度計算模塊。因此，在熟悉codewarrior ide軟件平臺pe的基礎上，可以大大提高系統的開發效率及可靠性。4 結束語 本系統的設計使用飛思卡爾dsp56f8346為控制核心，驅動電路選用ir公司的三相驅動專用集成芯片ir2136，由此產生ac三相異步電機的vvvf控制所需的spwm信號，來完成變頻區間為2hz200 hz的系統控制。系統按照上述硬件結構，采用矢量脈寬調制使得該v/f控制系統得到的電機的定子電流諧波成分大大減少，轉矩脈動小，調速平滑。因此，該控制方法實現簡單，性價比高，有很好的應用價值。參考文獻： 1王維平.現代電力電子技術及應用m.南京：東南大學出版社,20012冬雷等.dsp原理及電機控制系統應用m.北京:北京航空航天大學出版社，2007作者簡介：姜濤（1983- ），男，碩士研究生，研究方向為計算機控制與信息系統集成。娜娩辮別構靶儈恨早秋丑陛咆箔茲魚巴聚敦癢似現瓣唐增倪湖疼匡肥索譯炯鑷凜每贊奪此社余俯盞壟玩估瑯硅毗鎬魂趾啦烏絢涅干