基于dsp交流异步电机高精度调速系统设计

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1、控制与测试倪超等：基于ＤＳＰ的交流异步电机高精度调速系统设计基于ＤＳＰ的交流异步电机高精度调速系统设计倪超，谢超，李灏（南京林业大学机械电子工程学院，江苏南京２１００３７）摘要：针对交流异步电机的特性，设计了一套基于ＤＳＰ的交流异步电机高精度调速系统。系统应用矢量控制技术作为系统的总体控制方案，以ＴＩ公司电机控制专用的高速数字信号处理器（ＤＳＰ）ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２为系统的核心处理器，三菱电机公司的ＰＳ２１２４６智能功率模块（ＩＰＭ）为逆变器件，在此基础上运用空间电压矢量脉宽调制技术和模糊ＰＩ控制算法，构建了一个基于ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ＤＳＰ的交流

2、异步电机高精度控制平台。关键词：ＤＳＰ；ＩＰＭ；矢量控制；ＳＶＰＷＭ；模糊ＰＩ中图分类号：ＴＮ９１９３４文献标识码：Ａ文章编号：１００４３７３Ｘ（２０１０）２４０１９６０４ＤｅｓｉｇｎｏｆＤＳＰｂａｓｅｄＨｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎＳｐｅｅｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＡＣＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＮＩＣｈａｏ，ＸＩＥＣｈａｏ，ＬＩＨａｏ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ

3、：ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＡＣａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ，ａｄｅｓｉｇｎｏｆＤＳＰｂａｓｅｄｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒＡＣａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｒｅｇａｒｄｅｄａｓｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＳＰ）ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ｄｅｄｉｃａｔｅｄｆｏｒＴＩｍｏｔｏｒｃｏｎｔ

4、ｒｏｌｉｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｃｏｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．ＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ＇ｓｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｐｏｗｅｒｍｏｄｕｌｅ（ＩＰＭ）ＰＳ２１２４６ｉｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｄｅｖｉｃｅ．ＡｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎＡＣａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｐｌａｔｆｏｒｍｂａｓｅｄｏｎＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ＤＳＰｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｔｈｅｕｓｅｏｆｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＳＶＰＷＭ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｆｕｚ

5、ｚｙＰＩｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＳＰ；ＩＰＭ；ｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ；ＳＶＰＷＭ；ｆｕｚｚｙＰＩ近２０年来，随着新型电力电子器件的出现，控制器利用处理器实现对电机的速度环和电流环控制，与传统也实现了从８位单片机到３２位ＤＳＰ的转变，特别是新的模拟调速系统相比，有着结构简单、功能灵活多样、抗型控制方法的出现，如：矢量控制、直接转矩控制以及模干扰能力强等优点。图１为交流调速系统的结构框图。糊控制等，使得高精度交流异步电机调速系统实现成为［１］可能。矢量控制具有转矩平滑，调速范围宽的特点。空间矢量脉宽调制技术（ｓｐａｃｅ

6、ｖｅｃｔｏｒＰＷＭ，ＳＶＰＷＭ）物理概念清晰，电机脉动转矩小，直流电压利用率高，且易于实现。本文设计并实现了一套基于ＤＳＰ的［２６］高精度交流调速系统，系统采用高速ＤＳＰ芯片ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２作为核心，基于矢量控制与ＳＶＰＷＭ相结合的控制方式，利用ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２芯片的事件管理［７］器模块（ｅｖｅｎｔｍａｎａｇｅｒ，ＥＶ）产生对称ＳＶＰＷＭ脉冲，逆变器则采用智能功率模块（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｐｏｗｅｒｍｏｄｕｌｅ，ＩＰＭ），保证了系统可靠性。在此基础上综合模糊ＰＩ控制算法，最终设计并构建了基于ＤＳＰ的高精度交流调速系统。图１交流调速系统

7、的硬件结构框图１系统的硬件总体设计系统由弱电控制、强电驱动以及信号采集３部分组系统为基于高性能处理器的全数字交流调速系统，成。弱电控制部分是系统的控制核心，其完成对电机的控制、信号量的设定。强电驱动部分是由逆变电路、三相整流桥和三相交流电源组成，其将不可控的三相交收稿日期：２０１００７０９基金项目：江苏省农业三项工程［ｓｘ（２００９）１８１］流电转化为频率可控的三相交流电来驱动电机。信号１９６万方数据《现代电子技术》２０１０年第２４期总第３３５期电源技术采集部分则由电流、测速传感器组成，负责对电机进行ＤＳＰ为３．３ＶＴＴＬ电平标准，其输出的电流

8、只有ｎＡ电流和转速的检测，为系统提供反馈信号。以上３部分数量级，因而无法直接驱动。因此，系统需