直接转矩控制交流调速系统的研究
摘要
本文设计了以TMS320F240 DSP为控制核心、三相异步电机为研究对象的直接转矩控制系统。在定子坐标系下建立三相电机数学模型的基础上，深入研究了直接转矩控制方法，给出控制方案。利用MATLAB仿真工具验证了系统的正确性和可靠性，采用以数字信号处理器为核心的控制电路对交流电机进行了实验，实验结果证明了该控制方案的可行性和有效性。同时，还针对直接转矩控制系统起动电流较大的问题提出了一种改进方法，并对该方法进行了相关实验研究，取得了较好的效果。
A DTC controlled asynchronous motor drive system that uses TMS320F240 DSP as its core is designed in this paper. On the basis of analyzing the motor's mathematic model in the a -β reference frame, the system is set up and the DTC project is formulated. After verifying system's correctness by MATLAB simulation, an experiment is carried out and its results testify the validity and the practicality of the design. And to limit the current in the startup process of DTC system, a new method is brought forward, correlative experiments are carried out and results are given out.
A DTC controlled asynchronous motor drive system that uses TMS320F240 DSP as its core is designed in this paper. On the basis of analyzing the motor's mathematic model in the a -β reference frame, the system is set up and the DTC project is formulated. After verifying system's correctness by MATLAB simulation, an experiment is carried out and its results testify the validity and the practicality of the design. And to limit the current in the startup process of DTC system, a new method is brought forward, correlative experiments are carried out and results are given out.
引文
【1】李夙，异步电动机直接转矩控制，机械工业出版社，1994．12
【2】李发海等，电机与拖动基础，清华大学出版社，1999．6
【3】B．K．博斯，电力电子学与变频传动技术和应用，中国矿业大学出版社，1999．9
【4】陈国呈，PWM变频调速技术，机械工业出版社，1998．7
【5】黄俊，王兆安，电力电子变流技术，机械工业出版社，1999．10
【6】冯垛生，曾岳南，无速度传感器矢量控制原理与实践，机械工业出版社，2001．1
【7】吴忠智，吴加林，变频器应用手册，机械工业出版社，2002．7
【8】陈伯时，电力拖动自动控制系统，机械工业出版社，1999．10
【9】赖寿宏，微型计算机控制技术，机械工业出版社，2000．5
【10】周明得，微型计算机系统原理及应用，清华大学出版社，1998．3
【11】张雄伟等，DSP芯片的原理与开发应用，电子工业出版社，2003．2
【12】黄忠霖，控制系统MATLAB计算及仿真，国防工业出版社2003．4
【13】王沫然，Simulink 4建模及动态仿真，电子工业出版社，2002．1
【14】吴韫章，自动控制理论基础，西安交通大学出版社，1999．2
【15】陶永华等，新型PID控制及其应用，机械工业出版社，2001．5
【16】李永东，交流电机数字控制系统，机械工业出版社，2002．5
【17】马小亮，大功率交-交变频器调速及矢量控制技术，机械工业出版社，1996．6
【18】孙笑辉，韩曾晋，异步电动机直接转矩控制启动方法仿真研究，电气传动，2000．2
【19】M. F. Rahman. L. Zhong, “Problems of Stator Flux Oriented Torque Controllers For The Interior Permanent Magnet Motor”, PROCEEDINGS OF THE THIRD INTERNATIONAL PEMC CONFERENCE, BEIJING,
AUGUST, 2000.
【20】TI. TMS320C240X DSP Controllers Peripheral Library and Specitic Devices, 2000.
【21】TI. TMS320C240X DSP Controllers CPU and Instruction Set, 2000.
【22】TI. Space-Vector PWM With TMS320C24x/F24x Using Hardware and Software Determined Switching Patterns, 1999.
【23】TI. TMS320C24X DSP Controllers Evaluation Module, 1997.
【24】TI. TMS320C1X/C2X/C2XX/CSX Assembly Language Tools, 1995.
【25】TI. Field Orientated Control of 3-Phase AC-Motors, 1998.
【26】L. Zhong, M. F. Rahman, W. Y. Hu, K. W. Lim, “Analysis of Direct Torque Control in Permanent Magnet Synchronous Motor Drives”, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 12, NO. 3 MAY 1997.
【27】张春梅、尔桂花，直接转矩控制研究现状与前景，微电机，2000．6
【28】李磊、胡育文，基于DSP的新型无速度传感器直接转矩控制系统的研究，电机与控制学报，2001．5
【29】施保华，用-120°空间电压矢量改善直接转矩控制的起动性能，电气传动，2002．5
【30】何新军等，基于TMS320F240 DSP的直接转矩控制系统研究，电机电器技术，2002．5
【31】朱莉等，基于TMS320C32的异步电动机直接转矩控制系统的设计，机械与电子，2003．1
【32】朱程鹏等，异步电机直接转矩控制系统研究，电力电子技术，2003．2
【33】曾锋，谢宗安，一种新型磁链估算模型的直接转矩控制全速范围调速，贵州工业大学学报，1997．6
【34】黎压元等，直接转矩控制中一种磁链估计新方法，中国电机工程
学报，2000．5
【35】薛峰，谢运祥，感应电机直接转矩控制系统中的转速估算，电气传动，1998．6
【36】吴俊等，直接转矩控制系统低速性能的分析与控制，电气传动，2001．5
【37】张桂新，异步电动机直接转矩控制系统的建模与仿真，中小型电机，2001．28
【38】王庆军，采用DSP实现异步电机直接转矩控制的研究，西安理工大学硕士学位论文，1998．7
【39】徐艳平，基于DSP的永磁同步电机直接转矩控制系统的研究，西安理工大学硕士学位论文，2002．3
【40】马永超，通用型交流调速装置控制器的设计与实现，西安理工大学硕士学位论文，2003．3
【2】李发海等，电机与拖动基础，清华大学出版社，1999．6
【3】B．K．博斯，电力电子学与变频传动技术和应用，中国矿业大学出版社，1999．9
【4】陈国呈，PWM变频调速技术，机械工业出版社，1998．7
【5】黄俊，王兆安，电力电子变流技术，机械工业出版社，1999．10
【6】冯垛生，曾岳南，无速度传感器矢量控制原理与实践，机械工业出版社，2001．1
【7】吴忠智，吴加林，变频器应用手册，机械工业出版社，2002．7
【8】陈伯时，电力拖动自动控制系统，机械工业出版社，1999．10
【9】赖寿宏，微型计算机控制技术，机械工业出版社，2000．5
【10】周明得，微型计算机系统原理及应用，清华大学出版社，1998．3
【11】张雄伟等，DSP芯片的原理与开发应用，电子工业出版社，2003．2
【12】黄忠霖，控制系统MATLAB计算及仿真，国防工业出版社2003．4
【13】王沫然，Simulink 4建模及动态仿真，电子工业出版社，2002．1
【14】吴韫章，自动控制理论基础，西安交通大学出版社，1999．2
【15】陶永华等，新型PID控制及其应用，机械工业出版社，2001．5
【16】李永东，交流电机数字控制系统，机械工业出版社，2002．5
【17】马小亮，大功率交-交变频器调速及矢量控制技术，机械工业出版社，1996．6
【18】孙笑辉，韩曾晋，异步电动机直接转矩控制启动方法仿真研究，电气传动，2000．2
【19】M. F. Rahman. L. Zhong, “Problems of Stator Flux Oriented Torque Controllers For The Interior Permanent Magnet Motor”, PROCEEDINGS OF THE THIRD INTERNATIONAL PEMC CONFERENCE, BEIJING,
AUGUST, 2000.
【20】TI. TMS320C240X DSP Controllers Peripheral Library and Specitic Devices, 2000.
【21】TI. TMS320C240X DSP Controllers CPU and Instruction Set, 2000.
【22】TI. Space-Vector PWM With TMS320C24x/F24x Using Hardware and Software Determined Switching Patterns, 1999.
【23】TI. TMS320C24X DSP Controllers Evaluation Module, 1997.
【24】TI. TMS320C1X/C2X/C2XX/CSX Assembly Language Tools, 1995.
【25】TI. Field Orientated Control of 3-Phase AC-Motors, 1998.
【26】L. Zhong, M. F. Rahman, W. Y. Hu, K. W. Lim, “Analysis of Direct Torque Control in Permanent Magnet Synchronous Motor Drives”, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 12, NO. 3 MAY 1997.
【27】张春梅、尔桂花，直接转矩控制研究现状与前景，微电机，2000．6
【28】李磊、胡育文，基于DSP的新型无速度传感器直接转矩控制系统的研究，电机与控制学报，2001．5
【29】施保华，用-120°空间电压矢量改善直接转矩控制的起动性能，电气传动，2002．5
【30】何新军等，基于TMS320F240 DSP的直接转矩控制系统研究，电机电器技术，2002．5
【31】朱莉等，基于TMS320C32的异步电动机直接转矩控制系统的设计，机械与电子，2003．1
【32】朱程鹏等，异步电机直接转矩控制系统研究，电力电子技术，2003．2
【33】曾锋，谢宗安，一种新型磁链估算模型的直接转矩控制全速范围调速，贵州工业大学学报，1997．6
【34】黎压元等，直接转矩控制中一种磁链估计新方法，中国电机工程
学报，2000．5
【35】薛峰，谢运祥，感应电机直接转矩控制系统中的转速估算，电气传动，1998．6
【36】吴俊等，直接转矩控制系统低速性能的分析与控制，电气传动，2001．5
【37】张桂新，异步电动机直接转矩控制系统的建模与仿真，中小型电机，2001．28
【38】王庆军，采用DSP实现异步电机直接转矩控制的研究，西安理工大学硕士学位论文，1998．7
【39】徐艳平，基于DSP的永磁同步电机直接转矩控制系统的研究，西安理工大学硕士学位论文，2002．3
【40】马永超，通用型交流调速装置控制器的设计与实现，西安理工大学硕士学位论文，2003．3