基于DSP的矢量控制變頻調速系統設計

摘要：利用TI公司的數字信號處理芯片TMS320F2808強大的運算能力和快速實(shí)時(shí)處理能力，解決了矢量控制的復雜控制算法難以實(shí)現的問(wèn)題，完成了矢量控制變頻調速系統的硬件及軟件設計。實(shí)驗結果表明，本系統具有良好的穩定性、動(dòng)態(tài)特性，以及快速的故障處理功能。
關(guān)鍵詞：矢量控制；異步電機；TMS320F2808

引言
矢量控制(vector control)是在20世紀70年代出現的一種高性能的控制技術(shù)，其提高了交流調速系統的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。矢量控制具有調速范圍寬、轉矩響應快等特點(diǎn)，但是其涉及眾多的異步電機參數，需要復雜的旋轉變換計算。隨著(zhù)電力電子器件及計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種高性能芯片的問(wèn)世解決了高性能矢量控制方法繁瑣的運算問(wèn)題，使矢量控制技術(shù)得到了更廣泛的應用與發(fā)展。
本文根據矢量控制的基本原理，采用TI公司具有強大運算能力和快速實(shí)時(shí)處理能力的數字處理芯片TMS320F2808作為控制芯片，設計了一個(gè)全數字化矢量控制硬件系統，并給出了保護電路、電流檢測電路、轉速檢測電路，以及部分程序流程。

1 矢量控制基本原理
矢量控制的基本理論是在三相交流電動(dòng)機上模擬直流電動(dòng)機轉矩控制的規律，應用坐標變換Clarke變換把三相交流系統轉換為兩相交流系統，然后通過(guò)Park變換把兩相交流系統轉換為旋轉的直流系統。在轉子磁場(chǎng)定向坐標上，將定子電流矢量分解成產(chǎn)生磁通的勵磁分量和產(chǎn)生電磁轉矩的轉矩分量，并使兩分量互相垂直，實(shí)現了定子電流勵磁分量與轉矩分量的解耦，達到對異步電機的磁鏈和轉矩分別控制的目的，從而獲得與直流電機調速系統同樣優(yōu)良的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)調速性能。其基本原理如圖1所示。

2 系統硬件電路設計
2．1 主回路
本系統采用主回路為電壓型的“交-直-交”變頻結構，主要由整流電路、濾波電路以及逆變電路組成。為了使主回路結構簡(jiǎn)單并且便于器件的更換和維修，本設計采用了模塊化的結構設計方案。圖2為基于TMS320F2808的異步電機矢量控制系統的結構框圖。