TMS320F2808直接轉矩控制的變頻器設計

引言
直接轉矩控制(Direct Torque Control，DTC)技術(shù)是繼矢量控制技術(shù)之后，近二十幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型的交流調速控制技術(shù)。因其具有結構簡(jiǎn)單、轉矩響應快以及對參數魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)，所以它已經(jīng)成為現代傳動(dòng)控制領(lǐng)域交流電機調速的主要控制策略。但是由于是一種新技術(shù)，大多只停留在理論研究和討論上。
本文根據直接轉矩控制的基本原理，以TI公司生產(chǎn)的TMS320F2808為主控芯片，設計了一個(gè)全數字化直接轉矩控制的變頻器系統，并給出了電流、電壓檢測電路和數據分析結果。

1 直接轉矩控制的基本原理
直接轉矩控制技術(shù)就是通過(guò)速度傳感器得到感應電機實(shí)際轉速n；與給定轉速n*比較通過(guò)速度調節器得到轉矩給定值，速度調節器一般采用PI控制器；由傳感器得到電機定子電流和電壓值，輸入感應電動(dòng)機的磁鏈和轉矩估計器得到定子磁鏈的幅值|ψs|和轉矩實(shí)際值Te；
實(shí)際轉矩Te與轉矩給定值經(jīng)轉矩調節器處理后得到轉矩開(kāi)關(guān)信號TQ；定子磁鏈給定值與磁鏈計算值|ψs|經(jīng)磁鏈調節器產(chǎn)生磁鏈開(kāi)關(guān)信號ψQ；區間判斷根據定子磁鏈分量得到定子磁鏈所在區間信號SN，開(kāi)關(guān)信號選擇單元綜合磁鏈開(kāi)關(guān)信號ψQ、轉矩開(kāi)關(guān)信號TQ和磁鏈位置信號SN，通過(guò)查表得到正確的電壓開(kāi)關(guān)信號來(lái)控制電機的準確運行。
直接轉矩控制系統的基本原理如圖1所示。

2 系統硬件設計
2．1 主回路
為使控制系統結構簡(jiǎn)單、工作可靠、維護方便，本系統采用模塊化結構設計。圖2為基于TMS320F2808的異步電機直接轉矩控制系統的結構框圖。

系統主電路采用典型的交-直-交電壓型變頻結構，整流環(huán)節采用單相橋式不可控整流電路。設計中整流二極管的額定電壓選取值為800 V。逆變電路采用的智能功率模塊(Intelligent Power Module，IPM)是Cyntec公司的IMl3400，該模塊內部封裝了6個(gè)IGBT。而直流中間電路的主要元器件是大容量的電解電容，考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)范圍為220 V±10％，則濾波電容器的耐壓值應大于1．1×220×1．414。因此選擇額定電壓為400 V的電解電容器。
2．2 控制回路
采用TI公司生產(chǎn)的TMS320F2808為主控芯片。TMS320F2808對上電次序沒(méi)有特定的要求，并且提供了4個(gè)高精度的ePWM，為數字電機控制系統設計提供了更多的方便。