基于DSP的三相异步电机软起动控制器
基于 DSP 的三相异步电动机调速系统设计
摘要变频调速是交流电动机各种调速方式中效率最高、性能最好的调速方法,在整个交流调速中占有重要的地位。
采用MATLAB软件包中的SIMULINK对基于数学模型基础上的电气传动控制系统进行仿真建模,具有建模简便、结构直观、操作灵活等优点,并且仿真结果具有较高的精度。
本文分析了电机在三相、两项坐标系下的数学模型,通过MATLAB\SIMULINK仿真软件,根据矢量控制原理,给出了异步电机变频调速原理图,构建了模型的各个子模块,并设计了各个子模块的参数,得到了矢量控制的异步电机变频调速仿真模型,进行了仿真实验,得出实验结果并对结果进行了分析。
关键词:SIMULINK,矢量控制,异步电动机,变频调速第一章概论长期以来直流电动机由于调速性能和转矩控制特性比较理想,可以获得良好的动态响应,被广泛应用于各个领域,然而由于在结构上存在的问题使其在设计容量受到限制,不能适应高速大容量化的发展方向。
交流电动机以其结构简单、制造方便、运行可靠,可以以更高的转速运转,可用于恶劣环境等优点得到了广泛的运用,但交流电动机的调速比较困难。
在上个世纪20年代,人们认识到变频调速是交流电动机一种最理想的调速方法,由于当时的变频电源设备庞大,可靠性差,变频调速技术发展缓慢。
60年代至今,电力电子技术和控制技术的发展,使交流调速性能可以与直流调速相媲美。
现代电子技术的飞速发展、电动机控制理论的不断完善以及计算机仿真技术的日益成熟,极大的推动了交流电动机变频调速技术的发展。
第二章方案选择2.1 V/F控制开环恒压比(V/F=常数)的控制方式,优点是控制结构简单、成本较低,缺点是系统性能不高。
具体来说,其控制曲线会随着负载的变化而变化,转矩响应慢,电压利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降稳定性变差等。
当生产机械对调速系统的动静态性能要求高时,上述系统性能将不能满足需求。
2.2矢量控制当前异步电动机调速总体控制方案中,V/F控制方式是最早实现的调速方式。
基于DSP的电机数字化软启动控制系统的设计与实现
基于DSP的电机数字化软启动控制系统的设计与实现作者:盛洪来源:《科学家》2017年第12期摘要随着科技的发展,我国对矿产资源的需求量越来越大,特别是石油能源越来越受到重视,在技术方面也提出了更高的要求。
电机在矿产资源开采与炼化中都能够起到重要作用,质量与技术也在不断完善,电机软启动控制系统对于电机的启动与运行都能够起到良好的调节作用。
本文主要阐述了基于DSP的电机数字化软启动控制系统的工作原理、软启动器的硬件结构以及软件设计,供相关工作者参考与借鉴。
关键词 DSP;电机;数字化软启动中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363(2017)12-0118-02电机软启动控制器的发展已经经历了一个相当长的历史时期,从原来的机电型、晶体管型、集成电路型一代代更新与发展,到20世纪末逐步推出一种新型的计算机型电机软启动控制器。
计算机型软启动控制器结合了单机片技术、控制理论以及通信技术等多种现代高新技术,这种软启动控制器具有较高的智能性,它在目前的电力系统中应用非常普遍。
但是,由于技术问题存在缺陷,单片机在实际应用中对数据的处理能力较差、对字长和浮点的运算能力也不是很强,这些因素共同导致单片机在数据处理以及护干扰方面具有很大的局限性。
基于DSP 的数字化软启动控制系统具有很强的技术优势,它最基本的功能就是让电机进行软启动,能够在电机的正常工作状态下对电机形成一种保护作用,它本身具有的测量、控制和良好的在线检测能力,处理数据以及可靠性方面都要比单机片控制系统高出好几个档次。
1 电机数字化软启动电机数字化软启动可以分为两种,一种是有级、分档进行调节;另一种是无级、连续进行调节。
软启动的具体方式是在电动机的定子回路中,放入对电动机起到限流作用的电力器来实现,这种情况我们也可以称之为降压启动或者限流软启动。
根据不同的限流器件情况,又可以将软启动分为液阻软启动、磁控软启动和晶闸管软启动。
其中,性能最好的要数晶闸管软启动,它的优点是体积小、功能齐全、运动性好以及维护量小等,这是其他两种软启动方式都不具备的。
基于DSP电动汽车的异步电机控制驱动系统设计
早期的 电动汽车研究主要采用直流 电机 驱动, 但 直流 电 机 效率较底 、运行需要换 向器 ,不 易产 生高速,维护麻烦, 随着 电力电子技术的发展 ,交流感应 电机 的优势 就凸显,是 目前电动汽车使用最 多的电机 。电动汽 车在 行驶 过程中其 电 源 电压 、道路工况复杂 ,且驾驶模式多变 ,为保 证 良好的驾
电 子 差 速 算 法 计 算 电机 的 转 速 和 位 置 , 最 后 应 用 矢 量 控 制 算 法 和 鲁 棒 控 制 算 法 ,得 到 电压 空 间 矢 量 P WM 的 控 制 信 号 ,
要 原因之 一 , 开发具有高能量效率和零环境污染 的电动汽 车
是 解 决 这 一 问题 的 主 要 途 径 , 尤 其 对 于 我 们 这 样 石 油 资源 缺 乏 、环 境 污 染 严 重 的 国家 ,发 展 清 洁 高 效 、实现 零排 放 的 电
旦控制器 的参数设定好后 , 在 电机 的运行条件不发生 改变 电动汽车在行驶过程 中道路工况复杂 ,且驾驶模式多变 ,那
中采用异步 电机矢量控制技术 ,在 保证 电流环 P I控制器的 基础 上 用 电子差速算法对 电动汽车转 向时计算 出各轮转速 之 间的关系 ,从而控制各个驱动轮 的转速 ,满足 车辆转 向要
动汽车 具有 重要 的战略意义和经济意义 。 江 苏省有 占全 国三 分之一 的电动 自行车生产厂家 ,电池和 电机 也属 强势产业。 随着 电动汽车发展的升温 , 多数厂家都将 目光聚焦在 电动汽 车及其 部件 产业上 。 由于多数企业 以生产 、 装配和销售为主 ,
经过光 电隔离 电路后 ,驱动 I P M 功率开关器件 。DS P控制 器还负责整个系统的保护和监控 ,一旦系统 出现过压 、过 电 流、欠压等故障 ,D S P将封锁 S V P WM 输 出信号 ,以保护
基于DSP的三相交流电机变频调速控制器设计
摘要:随着电力电子技术的发展,以及各种新型控制器件和先进控制方法在电机调速系统中的应用,交流电机控制精度得到了极大的提高。
为了满足高性能、节能和环保的要求,交流电机调速以其特有的优点,正逐步取代直流调速,在电气传动领域中扮演着重要的角色。
本课题主要针对交流异步电机变频调速控制系统进行了研究和探讨,提出了相应的软、硬件设计方案,以TI公司的电机专用控制芯片DSP TMS320LF2407A为控制核心,采用V/F控制和空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)相结合的控制方法,实现了对交流异步电机变频调速控制。
关键词:DSP、SVPWM、交流异步电机、变频调速一、交流异步电机的数学模型三相交流异步电机是一个多变量、高阶、非线性、强耦合的复杂系统,为了方便对三相交流异步电机进行分析研究,抽象出理想化的电机模型,通常对实际电机作如下假设:1)忽略磁路饱和的影响,认为各绕组的自感和互感都是恒定的。
2)忽略空间谐波,三相定子绕组A、B、C及三项转子绕组a、b、c在空问对称分布,互差120。
电角度,且认为磁动势和磁通在空间都是按J下弦规律分布。
3)忽略铁心损耗的影响。
4)忽略温度和频率变化对电机参数的影响。
1.1 异步电机的原始数学模型异步电机的原始数学模型可由以下四组方程表示:1.电压方程三相定子绕组的电压方程为:(1-1)三相转子绕组折算到定子侧后的电压方程为:(1-2)式中uA,uB,uC,ua,ub,uc——定子、转子相电压的瞬时值;iA,iB,iC,ia,ib,ic——定子、转子相电流的瞬时值;ψA,ψB,ψC,ψa,ψb,ψc——各绕组的全磁链;R1 ,R2——定子、转子绕组电阻。
将以上电压方程写成矩阵形式,并以微分算子P代替微分符号d/dt(1-3)也可以简写为:U=Ri+pψ(1-4)2.磁链方程由于每个绕组的磁链是它本是的自感磁链和其它绕组对它的互感磁链之和,六个绕组的磁链可以表示为:(1-5)也可简写为:ψ=Li (1-6)式中,L是6 x 6的电感矩阵,其中对角线元素是各有关绕组的自感,其余各项是绕组间的互感。
基于DSP的三相异步电机变频调速器DSP设计
相
电
相
电
而霍尔电流传感器检测到的是一个交流量,所以经过传感器后,还 需进行偏移转化到 才能输入到 中。处理之后的输出范围为0~
3.3V,偏移函数为: VOUT = 1.65 + 0.5VI
流
流
转速检测电路设计
光电式旋转编码器是转速或转角的检测元件,旋转编码器与电动机相连, 当电动机旋转时带动码盘旋转,通过光栅的作用,持续不断地开放或封闭光通 道接收装置的输出端就可以得到频率与转速成正比的方波脉冲序列。方波脉冲 经过滤波处理,由I/O 口进入DSP 的增量式光电编码器接口(QEPx,x=1、2 ),QEPx在一定的时间TC 内对输入脉冲的个数进行计数就可以计算转速, 这种测速方法通常也称为M 法测速。 TMS320LF2407A中将捕获单元配置成正交编码脉冲模式。以事件管理器 A(EVA)为例,它的编码器接口使用定时器T2作为可逆计数器,来计编码脉 冲的个数。在图中,编码器接口电路利用输入编码脉冲的4个边沿加工成4倍 频的计数脉冲信号和计数方向信号。
但有利于改善抖动和减少地磁干扰。
本设计中以TPS7333为核心芯片设计电源转换电路。
其输入电压5V,输出电压3.3V,输出最大电流500mA。
接
显示电路设计
该设计负责显示电动机实测转速。由于按键数比较少,只有 个,因此设 计中没有利用 的键盘接口功能,而是设计成直接用 扫描按键的高低电平,采用软件实现对按键命令的响应。 虽然 采用 供电,但其 、 和 脚全为输入,可以识 别 来 自 供 电 的 的 信 号 , 因 此 , 和 可以直接接口。 电路中 ~ 通过限压保护电阻接 ,驱动输出段 ~ 、 为小数 点驱动输出,振荡部分采用 晶振频率,复位端 低电平有效, 当 端由低电平变为高电平后, 大约经过 ~ 的时 间才会进入正常工作状态。
基于DSP的三相异步电机矢量控制系统
毕业设计题目:基于DSP的三相异步电机矢量控制系统院、系:电气工程系姓名:指导教师:系主任:2014 年 6 月10 日基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统摘要在科技飞速发展的大环境下,随着电力电子技术、微处理技术和新的电机控制技术的发展,交流调速的功能性日益提高。
变频调速技术的出现使交流调速系统有取代直流调速系统的趋势。
对于交流变频调速系统的更高调速精度,更大的调速范围以及更快的调速响应的要求,交流电机的矢量控制调速系统能够很好的满足这个要求。
其中矢量控制能够很好的实现交流电机电磁转矩的快速控制,从而实现更为现代化的生产要求。
本文是对三相交流异步电机矢量控制系统的研究和分析,以高性能数字信号处理器为硬件平台设计了基于DSP的三相交流异步电机的矢量控制系统。
本文介绍了交流调速及其相关技术的发展,变频调速的方案以及国内外对矢量控制的研究状况。
以三相交流异步电机在三相静止坐标系下的数学模型为基础,利用转子磁场定向的方法,对该模型进行分析,设计了转子磁链观测器,以实现交流电机电流量的有效解耦,得到定子电流的转矩分量和励磁分量。
仿照直流电机的控制方法,设计了矢量控制算法的电流与速度双闭环控制系统。
设计了以TMS320LF2407A为主控制器的硬件平台,在此基础上实现了矢量控制算法,论述了电压空间矢量调制的原理和方法,并对其进行了改进。
最后针对上述研究进行了仿真和分析。
关键词交流异步电机;矢量控制;数字信号处理器Field Orientated Control of 3-Phase ADAsynchronous Motor Base on DSPAbstractWith the development of power electronics, micro-processor and new technology of motor control, the performance of AC speed regulation system is highly promoted. It seems that DC speed regulation system will be replaced by AC speed regulation system, when variable frequency technology comes out.But the high development of national economy needs higher precision, wider peed-regulating range and faster response of AC variable frequency speed regulation system, while Field orientated control is suitable for its direct control of induction torque.In this paper, the research and analysis of FOC is done, FOC system is designed based on high-performance digital signal processor. Also, the dead time effort of inverter is analyzed, dead time compensation is done. In this paper, development and method of variable frequency, the national and international research of FOC are introduced. According to control theory of DC motor, current and speed dual closed loop control system of FOC is worked out. Arithmetic of FOC is built on the hardware platform with TMS320LF2407A as main controller. The theory and common methods of space vector pulse width modulation is dissertated, a new improved method of SVPWM is advanced, and the dead time compensation of inverter is carried out.Keywords AC Asynchronous Motor; Field Oriented Control; Digital Signal Processor目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题的背景和意义................................................... 错误!未定义书签。
基于DSP的三相异步电动机软起动器的研究
其 中大中型农机核发相关证件保证优先用油 ,确保不误农
时 。同时 对于 议价 油 、搭 配售 油 等现 象 ,石 油公 司要 加 大 监察 力度 ,予 以打击 。
总之 ,我们要按照科学发展观的要求推动我市农业机 械化 发展 ,加 快 社会 主 义新农 村 建设 ,紧紧 围绕 我市 农 村 发展 、农业增效 、农民增收 目标 ,以改善装备结构 、提高 农机化水平 、增强农业综合生产能力 、发展现代农业 、繁 荣农村经济为主要任务 ,充分调动农民购买 和使用农机的
起动 器。
业人才,建立一支精干的专业技术队伍 ;以农民培训项 目 为依托 ,让 “ 阳光工程”和 “ 职业技 能培训 ”落到实处 , 加强对农机驾驶 、操作和维修等从业人员的培训 ,培养他 们成为有文化 、 懂技术 、会经营的新 型农民 ,解决农机人
术示范推广项 目给予重点支持 ,给予基层农 机技术推广系
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÷ 专 三 。 : 。 。l: 笺 : ≥0 二0: 。 j l 乏 l
治 、植保免征营业税 ,对从事 田间作业的拖拉机免征养路 费 ,对农机跨区作业实行免费通行 ;另一方面, 对灌 溉 、 农 产 品初 加 工 、兽 医 、农 技 推广 、农 机作 业 和维 修 等 农 、
林 、牧 、渔 服务业 项 目免 征 企业所 得 税 。这些 政 策 充分 表 明 ,国家 十分 重视 农 机推 广工 作 ,这 和农 业是 国民经 济 的 基础 产业 密不 可 分 的 。
农机部门可参考其他地区的做法 ,和我市石油公司相
互 沟通 协 调 ,采取 有 效措 施应 对农 机 “ 油 难 ”问题 。一 加 是 就 近 加 油 ,为 农 机加 油 提 供方 便 ;二 是 允许 桶 装 加 油 ,
基于DSP的三相交流电机变频调速控制器的设计_毕业设计论文 精品
基于DSP的三相交流电机变频调速控制器的设计摘要: 由于三相交流异步电动机具有优良的性能,因此其在工业场合应用广泛。
所讨论的调速系统以三相交流异步电动机为被控对象,以TMS320LF2407A (16 位定点DSP 芯片)为处理器,采用智能功率模块PM10CSJ060,通过SPWM 技术对交流电机进行恒压频比控制,设计并实现了基于DSP 的变频调速(Variable Velocity VariableFrequence,简称VVVF)控制系统。
关键词:异步电动机;变频调速;脉宽调制/ 数字信号处理器;恒压频比控制引言在工矿企业中,电动机是应用面最广、数量最多的电气设备之一,因而电机的运动和控制与企业的产品质量和效益密切相关。
交流变频调速技术是电力电子技术、微电子技术、控制技术高度发展的产物。
交流变频调速技术的优越性体现在节电显著和调速性能卓越两个方面。
针对这一情况,设计了基于DSP TMS320LF2407A 及智能功率模块PM10CSJ060的交流电机变频调速系统。
TMS320LF2407A 是专为电机控制而优化设计的单片DSP 控制器,它不仅具备强大高速的运算处理能力,而且在片内集成了丰富的电机控制外围部件,如事件管理器、PWM产生电路、ADC 转换模块等,这为实现交流电机变频调速控制提供了极大的便利。
而智能功率模块(Intelligent Power Module,简称IPM)将大功率开关器件和驱动电路、保护电路、检测电路等集成在同一个模块内,是电力集成电路PIC 的一种。
设计中采用恒压频比控制法实现了调速,其算法简单,控制灵活,是一种较为实用的方法。
第一章、概论1.1DSP的发展趋势在计算机技术日新月异的时代,嵌入式系统软件、硬件不断进行着新的突破性发展。
如今DSP操作系统和DSP应用已经成为当今嵌入式系统应用领域中最热门的技术,是高校、科研院所和高新技术企业的DSP软件、硬件开发人员的新的课题。
三相异步电机的软启动及回路设计
三相异步电机的软启动及回路设计三相异步电机是工业生产中常见的一种电机类型,具有结构简单、维护成本低、耐用等优点,广泛应用于风机、泵、压缩机等设备中。
但是在启动过程中,由于电机的其特性,容易产生启动冲击和电网压力波动,对电机和电网都会造成不良影响。
为了解决这一问题,常采用软启动器对三相异步电机进行启动,实现平稳启动并且减小启动对电网的影响。
本文将介绍三相异步电机的软启动原理和回路设计。
软启动器是一种电气设备,它通过逐步增加电压的方式来启动电机,从而实现电机平稳启动的目的。
软启动器一般由电源部分、控制部分和电机连接部分组成。
在启动过程中,软启动器会逐渐增加输出电压,使电机在起始转矩较小的情况下逐步加速,避免了启动冲击对电机产生的损害,同时也减小了对电网的冲击。
软启动器的工作原理主要分为两种类型:电压降低型和调制型。
1、电压降低型软启动器电压降低型软启动器通过降低电压来控制电机的转矩和启动时间。
在启动过程中,软启动器通过降低输出电压,使电机在低转矩状态下起动,然后逐渐增加电压,实现电机的平稳启动。
2、调制型软启动器调制型软启动器通过控制器来调节电压的频率、幅值和相位,从而实现对电机的平稳启动。
调制型软启动器具有启动平稳、响应速度快、精度高的特点。
软启动器的回路设计主要包括电源部分、控制部分和输出部分。
1、电源部分电源部分主要包括交流输入部分和直流输出部分。
交流输入部分通常采用整流变压器、滤波器、电容器等设备,用来对电网进行整流和滤波,直流输出部分通常采用直流电容器对输出直流电压进行平滑处理。
2、控制部分控制部分主要包括触发控制电路、逻辑控制电路和保护电路。
触发控制电路用于控制晶闸管的触发角,从而实现对电压的调节;逻辑控制电路用于对电机的启停、速度调节等功能进行控制;保护电路用于对软启动器和电机进行保护,如过流、过压、欠压等故障情况的检测和保护。
3、输出部分输出部分主要包括晶闸管的驱动电路和直流电机连接部分。
基于DSP的三相感应电动机软起动控制系统研究的开题报告
基于DSP的三相感应电动机软起动控制系统研究的
开题报告
一、题目简介
基于DSP的三相感应电动机软起动控制系统研究
二、研究背景
随着工业化的快速发展,越来越多的三相感应电动机被应用于各种工业领域。
在电动机起动时,电压、电流瞬时变化会给电网和电动机带来较大的冲击,导致电动机起动困难,严重的甚至会损坏设备。
因此,研究一种软起动控制系统,可以实现电动机起动平稳,减少对电网的干扰和对电机的损伤,对于保证设备正常运行和提高工作效率至关重要。
三、研究目的
本研究旨在设计一种基于DSP的三相感应电动机软起动控制系统。
通过采用定频控制和矢量控制相结合的方式,实现电动机的平稳起动,并通过仿真和实验验证控制系统的稳定性和有效性。
四、研究内容及方法
1. 三相感应电动机的控制原理
2. 控制系统硬件设计,包括控制器选型、传感器选型、电路设计等
3. 控制系统软件设计,包括定频控制和矢量控制的实现
4. 仿真和实验验证控制系统的稳定性和有效性
五、预期成果
1. 设计一种基于DSP的三相感应电动机软起动控制系统,能够实现平稳起动,减少电网干扰和电机损伤
2. 通过仿真和实验验证控制系统的稳定性和有效性
六、研究意义
本研究提出的基于DSP的三相感应电动机软起动控制系统,能够解决电动机起动时的冲击和干扰问题,提高设备的安全性和稳定性,减少维修和更换费用,有着良好的应用前景。
基于DSP的电机控制系统设计与实现
基于DSP的电机控制系统设计与实现摘要随着电机在工业和家庭中的应用越来越广泛,电机控制技术变得越来越重要。
本文提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的电机控制系统,旨在实现对电机的高效控制和稳定性。
首先介绍了电机控制系统的基本原理,包括电机的特性和工作原理,然后详细介绍了DSP的基本原理和应用。
接着,根据电机控制的需求,设计了一个基于DSP的电机控制系统,包括硬件设计和软件设计。
最后,进行了实验验证,结果表明该电机控制系统具有良好的控制性能和稳定性。
关键词:电机控制系统,数字信号处理器,硬件设计,软件设计,控制性能,稳定性。
AbstractWith the increasingly widespread use of motors in industry and home, motor control technology has become increasingly important. This paper proposes a motor control system based on digital signal processor (DSP), aiming to achieve efficient and stable control of the motor. Firstly, the basic principles of motor control system are introduced, including the characteristics and working principles of the motor, and then the basic principles and applications of DSP are detailed. Then, according to the requirements of motor control, a DSP-based motor control system is designed, including hardware design and software design. Finally, experiments are conducted to verify the performance and stability of the motor control system, and the results show that the motor control system has good control performance and stability.Keywords: Motor control system, digital signal processor, hardware design, software design, control performance, stability.正文引言电机作为一种重要的动力设备,在工业和家庭中被广泛应用。
基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统共3篇
基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统共3篇基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统1基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统随着现代工业技术的不断发展,电机产业也在不断进步和创新。
三相交流异步电机是电机中最常见的一种电机。
它具有结构简单、维护方便、使用范围广泛、价格便宜等特点。
因此,三相交流异步电机在各个领域得到广泛的应用。
然而,由于其控制复杂度和效率的问题,导致其在当今的应用中仍然存在一些不足。
为此,我们需要采用先进的技术来提高其性能表现,这就是基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统。
基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统是一种新型的电机控制系统,它的核心是数字信号处理器(DSP)。
在这个系统中,利用DSP最强大的计算处理能力,将三相交流异步电机的控制精度提高到了一个新的高度。
其原理非常简单,就是利用恰当的控制方法,控制三相交流异步电机的电流和磁通,使得电机具有良好的动态性能和静态性能,达到电机的最佳控制效果。
矢量控制系统是实现基于DSP的三相交流异步电机控制的核心思想。
该方法利用磁通和电流矢量的旋转定向控制电机的转矩和转速。
在该系统中,两个正交轴上的矢量可以分别控制电机的力矩和转速,从而实现对电机的控制。
此外,该系统还可以提供多种工作模式,满足不同工作环境的需求,提高电机的适应能力。
该系统的控制效果主要体现在以下三个方面:1. 精度高。
采用矢量控制方法,可以使得电机的控制精度比传统的控制方法更高,精度达到了0.1%左右,表现出了非常优秀的控制效果。
2. 动态性能好。
基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统具有良好的动态性能,其响应速度快,控制静态误差小,电机响应灵敏,转速范围广,可以适应各种工作环境。
3. 稳定性强。
在该系统中,通过对电机的电流和磁通进行控制,使得电机始终处于稳定状态,防止了电机产生“异步转速”现象。
同时,该系统还具有很好的抗干扰能力,工作稳定可靠。
总之,基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统是目前在电机控制领域中一种非常有效的控制方法,其控制精度高、动态性能好、稳定性强等优点具有非常广阔的应用前景。
基于DSP的三相交流异步电机变频调速系统设计
基于DSP的三相交流异步电机变频调速系统设计罗海龙;阮岩;王昆【摘要】针对电机控制系统对高精度、小功耗和低成本的需求,设计空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的U/F调速控制系统.设计中选用TI的高速数字信号处理器TMS320F28335作为控制核心,描绘出系统总体设计框图,详细阐述完整的SVPWM实现过程,给出系统各个模块的硬件设计思路和系统控制程序设计思路.通过实验验证系统设计的可行性、合理性.【期刊名称】《现代计算机(专业版)》【年(卷),期】2018(000)010【总页数】4页(P77-80)【关键词】变频调速;SVPWM;DSP;交流异步电机【作者】罗海龙;阮岩;王昆【作者单位】西安石油大学电子工程学院,西安 710065;西安石油大学电子工程学院,西安 710065;西安石油大学电子工程学院,西安 710065【正文语种】中文0 引言随着电机控制产品的多样化,变频技术已被普遍运用[1]。
在电机系统节能解决方案中,有相当一部分系统通过变频调速控制技术,可节省大量的电能。
目前,先进的控制算法使运算日益复杂化,新的应用需要更高的控制精度、实时控制要求中断响应时间更短[2-3],为此对数字处理器的要求更加苛刻。
选用TI的32位TMS320F28335 DSP控制器,其拥有增强型脉宽调制器(ePWM)模块、12.5MSPS的ADC模块、增强型捕获单元模块、浮点运算单元以及众多的通信接口等。
在电机变频调速系统设计中能够降低系统成本、增加系统可靠性和提升系统性能。
1 系统总体设计基于TI的高速数字信号处理器TMS320F28335设计了三相异步电机变频调速系统。
系统设计包括电源设计、逆变器设计、DSP最小系统设计、电压电流检测设计和测速设计。
系统总体设计框图如图1所示。
DSP通过ADC模块读取整流侧直流电压,电机电压Uref的大小可根据U/F控制特性可以获得,θ为定子电压矢量旋转角度,可由当前运行频率值对时间的积分直接计算得到[4],由此可确定θ象限、Uref所在扇区号,通过查表和计算得出每个ePWM模块CMPA寄存器的值,从而产生SVPWM去驱动功率元件开关动作[5-6]。
基于DSP的异步电动机离散变频软起动系统
基于DSP的异步电动机离散变频软起动系统许昕琪;郭歌【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2016(039)003【摘要】针对电机的输出电磁转矩跟供电电源频率成反比,在不改变传统软起动系统主电路结构的基础上,通过有选择地控制晶闸管的导通和关断,使得一些工频半波导通或是不导通,对加在电机定子端的电压实现离散变频,使得基波频率发生变化,通过降低电压频率使得输出起动转矩增大。
利用DSP高速数据处理能力,设计制作了离散变频软起动控制系统的实验装置,通过仿真试验和实验数据结果,验证了离散变频软起动在重载起动情况下的可行性和实用性。
%The output torque of the motor is inversely proportional to the power supply frequency,without changing the traditional soft start system on the main circuit structure,transistors can be selectively controlled to be turned on and off,thus some half-wave frequency is guided or not. The voltage applied to the motor stator is discrete,so that the frequency of the fundamental wave changes and the starting torque is increased by reducing the voltage frequency. Using the DSP high-speed data processing capability,the experimental device of the discrete variable frequency soft start control system is designed. The feasibility and practicability of the discrete variable frequency soft starting in the heavy load starting is verified by the experimental results of the simulation experiment and experimental device.【总页数】5页(P714-718)【作者】许昕琪;郭歌【作者单位】西安科技大学电气与控制工程学院,西安710054;陕西安康水力发电厂,陕西安康725000【正文语种】中文【中图分类】TM921.2【相关文献】1.基于DSP2407的矢量控制三相异步电动机变频调速系统设计 [J], 廖子庭;樊生文;冯建国;李正熙2.基于DSP的异步电动机变频驱动控制系统设计 [J], 包艳艳;窦满峰;董鹏3.基于DSP的异步电动机SVPWM变频调运系统的设计 [J], 谭国俊;张旭隆;曹言敬;李广超4.基于离散变频技术的电机重载软起动系统 [J], 李冬辉;吴昊;段克亮5.基于DSP的三相异步电动机软起动器的研究 [J], 吴玉华因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于DSP的异步电动机节能软起动器的研究的开题报告
基于DSP的异步电动机节能软起动器的研究的开题报告一、选题背景近年来,由于国家对能耗管理的重视和电力行业的发展,异步电动机的应用越来越广泛。
但是,异步电动机启动瞬间的高电流、高压力和高旋转惯量对电网的影响很大,容易导致电网发生运行问题,而且也会导致异步电动机损坏。
为了减小启动瞬间的电流和压力,以及降低损坏的风险和提高能效,通常采用软起动技术。
软起动器作为一种新型的高效、省电、安全可靠的控制器,在工业生产领域应用越来越广泛。
二、选题意义及目的本文旨在研究基于DSP的异步电动机节能软起动器。
利用DSP芯片,实现对电动机启动过程的精确控制,降低电流和压力,保护电网和电动机。
此外,软起动器还可以起到节能降耗的作用,提高电动机的能效,减少企业的能源消耗,降低生产成本。
三、研究内容和方法1. 分析异步电动机启动过程的特点和存在的问题,研究软起动器的优势和应用场景。
2. 设计和实现基于DSP芯片的异步电动机软起动器控制系统,包括硬件和软件部分。
硬件部分包括电源、整流器、逆变器、控制板等,软件部分要实现电动机启动的控制算法,并通过DSP芯片实现。
3. 进行实验验证,对软起动器的控制效果、节能效果等进行测试和分析。
通过与传统电动机启动方式进行对比,验证软起动器的优势和应用价值。
四、进度安排第一年:1. 确立研究方向和目标,进行文献调研和分析,撰写开题报告。
2. 设计和制作软起动器的硬件部分,包括电源、整流器、逆变器和控制板,完成软件设计和DSP芯片的编程。
第二年:1. 进行软起动器控制算法的调试和测试,分析控制效果。
2. 对软起动器进行实验验证,比较节能效果和传统电动机启动方式的节能效果。
第三年:1. 对实验结果进行分析和总结,撰写论文。
2. 参加相关学术会议和论坛,展示研究成果。
五、预期成果1. 设计和实现一种基于DSP的异步电动机软起动器控制系统。
2. 验证软起动器的控制效果和节能效果。
3. 发表相关学术论文和专利,推广软起动器的应用。
dsp2812 实现三相异步电动机FOC控制方案
dsp2812 实现三相异步电动机FOC控制方案————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:2DS—MCKⅡ(dsp2812)实现三相异步电动机FOC控制方案实验概述:本实验分5步测试逐步完成从开环控制到转速、电流双闭环控制,每步编译用到的模块不同。
下面给出本程序中所有模块及对应步骤所编译到的模块。
表2-1软件模块步骤1 步骤2 步骤3 步骤4 步骤5 EN_DRIVE √√√√√PWMDAC √√√√√RAMP_GEN √√√√RAMP_CNTL √√√√I_PARK √√√√√√SVGEN_DQ √√√√√√PWM_DRV √√√√√√ILEG2_DCBUS_DRV √√√√√PHASE_VOLTAGE_CALC √√√√√CLARKE √√√√√PARK √√√√√CAP_EVENT_DRV √√√√√SPEED_PR √√√√√PID_REG3(ID)√√√√PID_REG3(IQ)√√√√CUR_MOD √√√PID_REG3(SPEED) √√图标√表示本步骤用到此模块,图标√√表示本步骤要测试的模块下面再给出每个模块的输入与输出量名称及其量值格式表2-2软件模块输入量输出量名称格式名称格式EN_DRIVE EnableFlag Q0GPIOA6GPIOA11GPIO 寄存器PWMDAC_DRV PWMDACINPOINTER0PWMDACINPOINTER1PWMDACINPOINTER2Pointers toQ15variablesCMPR4CMPR5CMPR6T3PEREVB寄存器RAMP_GENFreqOffsetGainIQ Out IQRAMP_CNTL TargetValue IQ SetpointValue IQI_PARKDsQsAngelIQAlphaBetaIQSVGEN_DQ UalphaUbetaIQTaTbTcIQPWM_DRVMfuncC1MfuncC2MfuncC3MfuncPeriodQ15CMPR1CMPR2CMPR3T1PEREVregistersILEG2_DCBUS_DRV ADCINx/y/z ADC H/WpinsImeasAImeasBImeasCVdcMeasQ15PHASE_VOLTAGE_CALCMfuncC1MfuncC2MfuncC3DcBusV oltIQVphaseAVphaseBVphaseCValphaVbetaIQCLARKE AsBsIQAlphaBetaIQPARK AlphaBetaAngleIQDsQsIQCAP_EVENT_DRV CAPn EV H/W pin FIFOn Ev寄存器SPEED_FR TimeStampEventPeriodInputSelectIQ Out IQPID_REG3 RefFdbIQ Out IQCUR_MOD IdsIqsWrIQ Theta IQ(一)、FOC控制原理简介FOC即磁场定向控制,它的基本思路是利用d—q旋转坐标变换,将定子电流分解成励磁电流Ds 和转矩电流Qs。
基于DSP异步电动机节能软启动器的开发的开题报告
基于DSP异步电动机节能软启动器的开发的开题报告一、选题背景与意义随着现代工业技术的不断发展和电动设备的广泛应用,异步电动机越来越成为现代工业中最重要的传动机构之一。
然而,由于其启动时冲击电流大、功率因数低等缺点,给电网带来了很大的负担和影响。
同时,长期以来,电动机的启动方式一直是采用直接起动或者星角起动方式,这种方式不仅损伤机器,而且在实际应用中存在着启动电流大,噪音大,造成电力浪费等问题。
因此,开发一种基于DSP异步电动机节能软启动器,可有效的降低起动电流、降低机器的故障率,保障电动机长时间稳定工作,对于节约电能,提高电动机使用效率以及保护设备具有重要的意义和实用价值。
二、选题的研究内容和目标1. 研究异步电机起动方式和启动过程2. 研究DSP技术及其应用3. 设计和制作基于DSP异步电动机节能软启动器4. 进行性能测试和优化,验证异步电动机节能软启动器的能力5. 对于该软启动器进行评估和总结,提高其可靠性和实用性。
三、研究方法和过程1.阅读相关的图书和论文,深入了解异步电动机起动方式和DSP技术及其应用。
2. 分析异步电动机的起动过程,确定软启动器的主要功能和设计要求。
3. 设计和制作基于DSP异步电动机节能软启动器,包括硬件设计和软件开发两个部分。
4. 进行性能测试和优化,验证异步电动机节能软启动器的能力。
5. 对于该软启动器进行评估和总结,提高其可靠性和实用性。
四、预期成果及其意义1. 设计制作出一款基于DSP异步电动机节能软启动器,可有效解决电动机启动电流大等问题。
2. 对其进行性能测试和优化,验证其在实际应用中的有效性和稳定性。
3. 提高电动机使用效率,降低电力浪费,节约能源,保护设备,取得实用效益。
4. 丰富和完善DSP技术在电机控制方面的应用,为实际应用提供经验和借鉴。
五、可行性分析1. 目前,DSP技术已经成为现代工业中电机控制系统不可缺少的一部分,其应用前景十分广泛。
2. 相关专业人才数量增多,技术水平逐渐提高,保证了项目的技术实现和可行性。
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王 毅 1966年6月生,1996年3月毕业于哈尔滨工业大学理论电工专业,获硕士学位。
从事电力电子方面的研究工作。
基于D SP 的三相异步电机软起动控制器哈尔滨工业大学(150001) 王 毅 赵凯岐 徐殿国 摘要 介绍一种以D SP 2F 240为核心的高性能电机软起动控制器,给出该控制器的主要工作原理,对控制器主要的电路结构及软件程序结构进行了分析,该控制器在保障降低电机起动电流的前提下,具有多种可选功能,能够满足电机在多种负载类型下的平稳可靠起动。
叙词 异步电动机 晶阐管 控制器Sof t Starti ng Con troller for 3-Pha se A synchronousM otor Ba sed on D SP W ang Y i ,Zhao Ka iq i ,Xu D i anguo A b stract :T he p aper in troduces a k ind of soft starting con tro ller of h ighp erfo r m ance based on D SP 2F 240,gives the m ain w o rk ing p rinci p le of the con tro ller ,and analyses its key circu it and softw are p rogram structu re .T he con tro ller has m any op ti onal functi on s ,so it can start steadily and reliab ly under vari ou s loads .Key words :T ran sisto r A synch ronou s m o to r Con tro ller T ran sisto r1 前言以往由于技术及器件所限,在普通三相异步电机的控制方面做的工作较少,但普通的三相异步电机在整个电机应用领域中占有相当大的比例,因此对其进行适当的控制是十分必要的。
近年来,随着电力电子技术的发展,出现了用于电机起停控制的软起动控制器,其主要作用是降低电机的起动电流,保护电机本身及减小对电网的冲击,另外可根据应用场合、电机的负载情况等设置其工作状态,如具有软起、软停、限流起动、泵控、节能等功能。
现在国外有很多大公司在生产这类产品,如罗克韦尔公司、西门子公司等,而国内在该领域中还处于起步阶段。
本文介绍一种以晶闸管调压电路为主电路,以D SP 2F 240为主控CPU 的智能型电机软起动控制器。
2 软起动控制器主电路工作原理软起动控制器减小电机起动电流的一般方法是降低电机输入电压,因此通常采用晶闸管调压电路来控制电压的大小,如图1所示,主电路的每一图1 晶闸管调压电路相由反并联的两个晶闸管构成。
要实现电机的平稳起动,需要控制电机的输入电压,使其按某种曲线由小到大逐渐上升,这个目标可以通过按一定时序调整六只晶闸管的触发角Α来实现。
这种电路的调压实质是对电源电压进行斩波,电机获得的电压是非正弦的,但每相电压的正负半周是对称的。
晶闸管一相的工作波形如图2所示,其中电网电压的波形为完整的正弦波,Α为晶闸管的触发角,Υ为负载的功率因数角(或称晶闸管的续流角),Η为晶闸管的导通角,几个角度之间的关系为: Η=Π-Α+Υ(1)43 基于D SP 的三相异步电机软起动控制器《中小型电机》2001,28(6)图2 一相晶闸管的工作波形晶闸管的输出电压为介于管导通角Η间的波形,改变Η角的大小,就可以调节电机的输入电压。
由式(1)可以看到,Η角与Α角和Υ角都有关,对于恒定的负载阻抗,Υ角是常量,只要调整Α角就可改变晶闸管的输出电压,但电机的功率因数角Υ是电机转速的函数,在电机起动过程中,随着转速的提升,功率因数角在不断变化,因此,对晶闸管触发角Α的调整要兼顾Υ角的变化情况,只有这样,才能达到使电机输入电压按预定规律变化的目的。
3 软起动控制器控制电路工作原理 高性能软起动控制器的触发同步信号取自三相电源,当某一相的同步脉冲到来时就延时触发相应相的晶闸管,同时要监测电机功率因数角的变化,计算下一周期的触发角,实施过流、过热保护等功能,因此系统的中断较多、计算量较大,国外产品的核心控制器一般采用专用的CPU 。
本文采用T I 公司的D SP 2F 240作为中央处理器,该芯片是面向电机控制的通用型D SP ,它具有4个捕获通道,3个普通外部中断,2路多通道10位A D 模块,多个内部定时中断及多路PWM 通道,它的CPU 时钟可达到50n s 。
由于具有这些特点,它能够满足软起动控制器计算量大、实时性强的要求。
下面介绍总体的控制原理,如图3所示:图3 软起动控制器原理框图图中各部分功能为:(1)三相晶闸管:包括六只普通大功率晶闸管,每相由两只反并联构成,并含有阻容吸收电路。
(2)电压检测:一方面将三相电源电压的大小,经中间变换电路送入D SP 的AD 通道,作为故障检测、过压及欠压保护、电压显示等的依据:另一方面,将三相电源的模拟电压转变为方波信号,作为触发三相晶闸管的同步信号。
(3)电流检测:通过电流互感器检测电机的三相电流,将电流信息送入D SP 中,作为过流保护、电流显示等的依据。
(4)功率因数角检测:将每相晶闸管两端的电压作为运算放大器的差动输入信号,可获得晶闸管两端截止电压信号。
一方面由于此信号的大小与电机的转速相关,可作为监测电机起动状态的依据,如判断电机是否堵转、是否达到额定转速等;另一方面,由于晶闸管的截止时刻具有与电流的截止时刻一致的特点,因此可利用晶闸管两端截止电压的过零点与同步信号过零点间的时间差,测出电机的续流角度,此角度可作为功率因数角的近似值。
由于电机的等效阻抗与电机的转速有关,导致了电机起动过程中功率因数角的变化,若在电机调压过程中不考虑电机功率因数角变化这一重要因素,会引起电机电流及电磁转矩的振荡,严重地影响电机的起动性能。
(5)触发信号:CPU 按软起动的调压要求,以同步信号为基准,发出延时触发信号,用以调整晶闸管的触发角Α;触发信号通过光藕与晶闸管相连,或以脉冲串的形式经脉冲隔离变压器与晶闸管相连。
(6)远程控制:现场的电机与操作控制系统可能相距很远,如电机的起动停止操作、多功能选择操作等,可在单独的控制室完成,为此,需要具备远距离信号传输功能,即远程控制功能。
(7)D SP 2F 240:作为整个系统的主控CPU ,负责信号检测、实时运算、输出控制等功能。
(8)M CS 289C 51:由于系统实时性的要求,一块主CPU 难以完成所有的运算控制任务,因此增加了一块单片机作为辅助CPU ,它主要负责键盘管理、信息显示等功能。
另外,还可进行信息的保存,如利用非易失性串形存储器保存需要的预置、累计等信息。
(9)液晶显示:可显示预置信息、故障信息及运行状态,如电压、电流、功率、功率因数等参数。
(10)键盘输入:可完成预制电机参数、运行方式、显示方式等任务。
53《中小型电机》2001,28(6)基于D SP 的三相异步电机软起动控制器 4 软起动控制器软件设计由于软起动控制器由两片CPU 协同工作,并且中断较多,其软件结构非常复杂,下面仅介绍一些主要的程序结构,如图4所示,其中的图(a )为图4 软件框图D SP 的主程序框图,主要负责系统管理,如完成故障诊断、系统保护、起停检测等功能,图(b )为同步触发中断,主要进行电源周期检测及晶闸管触发角的延时控制,图(c )为功率因数角检测中断,负责捕获晶闸管的截止时刻,并与同步信号相比较,测出功率因数角,同时自动修正晶闸管的触发角,以便及时地调整电机的输入电压。
5 实验结果利用本文介绍的三相异步电机软起动控制器,分别对电机带恒转矩负载和带泵类负载的起动情况进行了研究,针对软起动控制器的主要性能指标(起动电流)做了测试,图5是对3k W 电机带恒转矩负载时测得的起动电流波形,通过电流的包络线可以看到:电机起动时的电流幅值是电机正常运行时电流幅值的3倍左右,而电动机直接起动时一般可达到57倍。
图5 电机软起动电流曲线另外,作者利用ROCK W ELL 公司的水泵实验台,对电机带泵类负载的起动做了测试,实验结果表明,通过软起动器的控制,基本抑制了由于电机转速突变引起的水泵喘振现象,消除了水锤效应。
6 结束语以D SP 2F 240为核心的电机软起动控制器,处理信息的速度快,能及时地跟随电机负载的变化,使电机的起动平稳可靠,它具有多种可选的起动、停止功能,并具有故障检测、系统保护等附加功能。
(下转第59页)63 基于D SP 的三相异步电机软起动控制器《中小型电机》2001,28(6)缘厚度,但线圈的热电寿命值达不到试验标准要求。
作为主绝缘来说,与线芯之间的粘结力应尽可能高一点,薄膜与云母带之间粘合,应尽可能坚实一些,且绝缘之间的热膨胀系数应尽可能接近铜线,这样的电机线圈,无论在制造过程或是在长期运行中均能保持良好的绝缘整体性能,寿命长,可靠性高。
(3)综上所述,只要选择合适的优良材料,不断改进制造工艺,克服或减缓绝缘膨胀的发生,那么在高压电机定子线圈的主绝缘中引入有机薄膜是完全可以的,其耐热电寿命性能还可望大大提高。
参考文献1 中小型电机技术情报,1975(4)1收稿日期:2001201218(上接第12页)流的暂态过程很短,而且电流的最大值与稳态幅相比增加不大,因此频繁起动电机不会影响电容和电机的寿命,样机已现场运行两年有余,电容未发生故障也证明了这一点。
2)电容值C的大小对主、副相电流的分配有很大影响。
3)初级主、副相电流的最大值与合闸时刻有关。
参考文献1 李光友,孟传富等1副绕组串电容的直线感应电动机1微特电机,1993(6):29~3312 张越雷,梅柏杉1六相双Y接整流发电机动态特性的计算机仿真1中小型电机,1999(4):19~2113 高景德,王祥珩等1交流电机及其系统分析1清华大学出版社,19931收稿日期:2001206212(上接第36页)参考文献1 方珉1智能电动机软起动器的设计1中小型电机11999,26(1):24,252 陈一军1一种实用型交流电机软起动器1中小型电机11999,26(2):30,313 M asandilov,L.Kadar et al.Stato r V o ltage Contro lled T h ree2Phase Inducti on M o to r D rive w ith Burst F iringof T hyristo rs.PE M C,1990:125~128.4 V.V.Sastry,M.R.P rasad and T.V.Sivakum ar.Op ti m al Soft Starting of V o ltage2Contro ller2Fed I MD rive Based on V o ltage A cro ss T hyristo r.IEEET rans on Pow er E lectronics,vo l.12,N o.6, N ovem ber,1997.收稿日期:2001203206(上接第44页)就地无功补偿的作用。