DSP在交流異步電動(dòng)機變頻調速中的應用

目前交流調速電氣傳動(dòng)已經(jīng)成為電氣調速傳動(dòng)的主流。隨著(zhù)現代交流電機調速控制理論的發(fā)展和電力電子裝置功能的完善，特別是微型計算機及大規模集成電路的發(fā)展，交流電機調速取得了突破性的進(jìn)展。

　　恒壓頻比(U／F=常數)的控制方式是轉速開(kāi)環(huán)控制，無(wú)需速度傳感器，控制電路簡(jiǎn)單，負載可以是通用標準異步電動(dòng)機，所以通用性強，經(jīng)濟性好，是目前通用變頻器產(chǎn)品中使用較多的一種控制方式，普遍應用在風(fēng)機、泵類(lèi)的調速系統中。

　　電壓空間矢量法(SVPWM)，也叫“磁鏈跟蹤控制”，和經(jīng)典的SPWM控制著(zhù)眼于輸出電壓盡量接近正弦波不同，它是從電動(dòng)機的角度出發(fā)，著(zhù)眼于如何使電機獲得幅值恒定的圓形旋轉磁場(chǎng)。

　　本系統設計了以TMS320LF2407A為中央處理器的硬件平臺，通過(guò)SVPWM控制方法對交流電機實(shí)現恒壓頻比控制。并在此基礎上給出了變頻調速控制系統的軟件設計。

　　1 空間電壓矢量PWM原理

　　理論分析表明：三相對稱(chēng)正弦電壓產(chǎn)生幅值恒定、以恒轉速旋轉的電壓空間矢量，而這種電壓空間矢量加到電機上時(shí)將產(chǎn)生幅值恒定、以恒轉速旋轉的定子磁鏈空間矢量，且定子磁鏈矢量頂點(diǎn)的運動(dòng)軌跡形成圓形的空間旋轉磁場(chǎng)。因此，電動(dòng)機旋轉磁場(chǎng)的軌跡問(wèn)題可轉化為電壓空間矢量的運動(dòng)軌跡問(wèn)題。

　　SVPWM法就是從電動(dòng)機的角度出發(fā)，把逆變器和交流電動(dòng)機視為一體，著(zhù)眼于如何使電機獲得幅值恒定的圓形旋轉磁場(chǎng)。

　　1．1 基本電壓空間矢量

圖1是一個(gè)通用的電壓型PWM逆變電路。

　　圖中的V0-V5是6個(gè)功率開(kāi)關(guān)管，a、b、c分別代表三個(gè)橋臂的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。對于每一個(gè)橋臂都有兩種工作狀態(tài)，“上管導通，下管關(guān)斷”，稱(chēng)為“1”狀態(tài)，“下管導通，上管關(guān)斷”，稱(chēng)為“0”狀態(tài)。三個(gè)橋臂只有“1”或“0”兩種狀態(tài)，因此a、b、c形成000、001、010、011、100、101、110、111共八個(gè)開(kāi)關(guān)模式。其中000和111開(kāi)關(guān)模式稱(chēng)為零狀態(tài)。

　　8個(gè)開(kāi)關(guān)模式分別對應8種基本電壓矢量。根據其相位角的特點(diǎn)分別命名為：O000、U0、U60、U120、U180、U240、U300、O111。按6個(gè)有效工作矢量將電壓矢量空間分為對稱(chēng)的6個(gè)扇區，如圖2所示：

　　1．2 電壓空間矢量的合成

　　每個(gè)有效工作矢量在一個(gè)周期內只作用一次的方式只能生成正六邊形的旋轉磁場(chǎng)，如果設法使定子里形成正多邊形旋轉磁場(chǎng)，我們就可以得到近似的圓形旋轉磁場(chǎng)。而且，正多邊形的邊越多，近似程度就越好。

　　但是如果想獲得盡可能多的多邊形旋轉磁場(chǎng)，就須有更多的逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)。我們可以利用六個(gè)非零的基本電壓空間矢量的線(xiàn)性時(shí)間組合來(lái)得到更多的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，這就是電壓空間矢量PWM的基本思想。