研究型DSP变频调速实验指导书（页）

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1、实验一采用SPWM的开环VVVF调速系统实验一、实验目的（1）加深对SPWM生成机理和过程的理解（2）熟悉SPWM变频调速系统中直流回路、逆变桥器件和微机控制电路Z间的连接（3）了解SPWM变频器运行参数和特性二、实验内容-、在不同调制方式下,1•同步调制方式时,观测不同调制方式与相关参数变化对系统性能的影响，并作比较研究:在不同的速度下，观测载波比变化对定了磁通轨迹的影响;2.异步调制方式时，在不同的速度下，观测载波比变化对定子磁通轨迹的影响;3.分段同步调制时，在不同的速度下，观测载波比变化对定子磁通轨

2、迹的影响;二、观测并记录启动时电机定子电流和电机速度波形几==/（/）；三、观测并记录突加与突减负载吋的电机定子电流和电机速度波形几==/（/）；四、观测低频补偿程度改变対系统性能的影响五、测取系统稳态机械特性〃=三、实验原理1、异步电动机恒压频比控制基本原理山界步电动机的工作原理可知，电机转速刃满足:n=60/（1_y）P其中f为定子电源频率，门为电机定子极对数，s为电机转差率。从上式小可以得到，通过改变定子绕组交流供电电源频率，即可实现界步电机速度的改变。但是，在対界步电机调速时，通常需要保持电机中每极

3、磁通保持恒定，因为如果磁通太弱，铁心的利用率不充分，在同样的转了电流下，电磁转矩小，电动机的带负载能力下降；如果磁通过人，可能造成电动机的磁路过饱和，从而导致励磁电流过大，电动机的功率因数降低，铁心损耗剧增，严重吋会因发热吋间过长而损坏电机。如果忽略电机定子绕组压降的影响，三和界步电动机定子绕组产生的感应电动势有效值应与电源电压〃可认为近似相等，为:U=E=4.44.恥禺其中F为气隙磁通在定子毎相绕组中感应电动势的有效值，错误！未找到引用源。f为定子电压频率,河为定子每相绕组匝数，kN为基波绕组系数，为每极

4、气隙磁通量。由上式可知，在基频电压以下改变定了电源频率进行调速时，若要保持气隙磁通血恒定不变,需保持电动机每极磁通为额定值的控制策略为恒压频比（U/f）控制。在恒压频比控制方式中，当电源频率比较低时，定子绕组压降所占的比重增大，不能忽略不计。为了改善电机低频时的控制性能，可以适当提高低频时的电源电压，以补偿定子绕纽压降的影响。我们称此时的控制方式为带低频补偿的怛压频比控制。以上两种控制特性简单示意图如图1-1所示。图1-1恒压频比控制特性需要指出的是，恒压频比控制的优点是系统结构简单，缺点是系统的静态、动态

5、性能都不高，应用范围有限。2、异步电动机变频调速系统基本构成在交流异步电动机的诸多调速方法屮,变频调速的性能最好,具特点是调速范围广、平滑性好、运行效率高，已成为异步电动机调速系统的主流调速方式。界步电动机变频调速系统实验原理如图1-2所示，调速系统山不可控整流桥、滤波电路、三相逆变桥、DSP2812数字控制系统以及其它保护、检测电路组成。丄郴电源蹩疣泯波SPWM逆龙电机负裁图1-2界步电动机变频调速系统原理图工作原理：三相交流电源由二极管整流桥整流，所得电流经滤波电路进行滤波后，输出直流电压；再由高频开关

6、器件组成的逆变桥，将直流电逆变后输出三相交流电作为电机供电电源，其屮通过对开关器件通断状态的控制，实现对电机运行状态的控制。二极悖整流桥，阻容滤波，三相逆变桥工作的基本原理，SPWM生成的革木原理不在赘述，作为实验预习内容，参考教材相关章节。3、基于DSP的SPWM调速系统基本原理TiDSP2812是一款功能强大，专门用于运动控制开发的芯片。其片内有可以用来专门生成PWM波的事件管理单元EVA、EVB,配套的12位16通道的AD数据釆集,丰富的CAN、SCI等外设接口,为电机控制系统的开发提供了极人地便利。

7、基于DSP的SPWM调速系统框图如图1-3所示。系统上位机发送转速设定值及其他运行参数到DSP片内，其中载波周期值设置在定时器1周期寄存器(T1PR)内，将脉冲宽度比较值放置在比较单元的比较寄存器(CMPRx)中，通过定时器1控制寄存器(T1C0N)设置定时器工作方式为连续增/减方式，通过比较控制寄存器A(COMCONA)设置比较值重载方式，通过死区控制寄存器（DBTCONA）进行死区控制使能。进行比较操作时，计数器寄存器（T1COUNT）的值为比较单元比较寄存器的值相比较，当两个值相等吋，延吋一个吋钟周期

8、后，输出PWM逻辑信号。对于脉宽比较值的生成程序以及DSP2812生成PWM的详细过程这里不再详述，冇兴趣的同学可以查找资料进行更深入的了解。匕位机控制平台图1-3基于DSP的SPWM调速系统基木原理框图数据通讯PWM逆变器直流电压4、系统的参数（1）交流电源为标准工频电源，故电源运行频率设定f可在广50HZ的范围内连续可调。（2）调制方式同步调制：载波比可以在30-500连续可调。异步调制（默认调制方式）：载波