基于DSP的交流异步电机闭环矢量控制系统的研究
基于DSP的异步电机变频调速矢量控制研究
基于DSP的异步电机变频调速矢量控制研究描述了电源板的设计和驱动板的设计框图。
介绍了主控板电流检测和速度反馈模块的设计电路的构成，并给出了CPLD模块的逻辑框图设计。
这篇文章主要阐述了矢量控制系统的框图，并对基于DSP的异步电动机的矢量控制阶段出现的问题进行了分析。
得到了矢量控制程序设计和矢量控制算法的图。
并且得到了捕获模块和速度计算模块的设计思路。
阐述了空间矢量模块编程的具体思想。
给出了矢量控制的实验结果以及相应的扇形三相波形。
实现了PID闭环控制，给出了速度测量曲线。
标签：DSP;异步电机;变频调速;矢量控制引言高阶，非线性和耦合性强是异步电动机的物理模型非常明显的特征，这个模型是一个变量比较多的系统，需要用一组非线性方程来对其进行描述。
相互比较之下，较为简单的是直流电动机的数学模型。
从物理模型整体来看，直流电动机可以分为磁场绕组和电枢绕组。
电流可以分别控制气隙磁通和电动机的电磁转矩。
模型转换是矢量控制的重要思想。
经过一次又一次的坐标变换，应用直流电动机模型可以得到最初的非线性，强耦合和变量多的异步电动机模型。
对等效励磁电流和转矩电流控制后，可直接使用直流电。
在目前的交流调速系统中，变频调速被很多的公司所采用。
使用控制精度较高的系统一般使用的是矢量控制方式。
矢量控制技术已慢慢成为性能较高的异步电动机变频调速系统的主要方案。
因为矢量控制有着相对来说比较复杂的系统，导致了在控制过程中需要进行非常多的数学运算，从而实现控制系统的数字全面化。
1.矢量控制原理矢量控制理论的核心思想是把交流电动机模拟成直流电动机从而对其进行有效控制，它能够把磁链矢量的方向作为坐标轴的基准方向，采用矢量变换的方法实现交流电机的转速和磁链控制的完全解耦，以得到类似直流电动机的优良的动态调速性能u。
取转子磁链也的方向，也就是转子磁场方向为M轴，M轴逆时针旋转90。
为T轴，建立转子磁场定向的MT同步旋转坐标系。
按照上面所说的原理，设计出以转速、磁链闭环的一直一交电压源矢虽控制变频调速系统，如图1。
基于Matlab及DSP的异步电机矢量控制系统的实现
科技论坛基于Matlab 及DSP 的异步电机矢量控制系统的实现冷斌1，2刘建华2（1、南昌航空大学，江西南昌3300632、江西旅游商贸职业学院，江西南昌330063）引言异步电动机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统[1]。
一般来说，在异步电机矢量控制调速系统的设计中，电机的特性非常重要，而建立一个适当的异步电机数学模型则是研究交流变速传动系统静态和动态特性及控制技术的理论基础。
在假设电机定、转子三相绕组完全对称、定、转子表面光滑，无齿槽效应，每相气隙磁动势在空间成正弦分布、忽略磁饱和、涡流及铁心损耗的前提下，对矢量控制原理及设计过程进行了详细的阐述，并建立仿真及实验模型。
1矢量控制变频调速系统异步电机的气隙磁通、转子电流和转子功率都是转差率的函数，非常难以直接控制。
因此在动态精确的控制电机转矩较直流电机困难的多。
1.1矢量控制的基本原理电机的相关变量和参数的定义如下：r 1、r 2：定、转子电阻；L σ1、L σ2：定、转子漏感；L m ：定、转子间的互感；L 1、L 2：定、转子自感；T 2=L 2/r 2：转子时间常数；ωr ：电机转子的电气角速度；u α1、u β1：α、β轴定子电压；u α2、u β2：α、β轴转子电压；i α1、i β1：α、β轴定子电流；i α2、i β2：α、β轴转子电流；u d1、u q1：d 、q 轴定子电压；u d2、u q2：d 、q 轴转子电压；i d1、i q1：d 、q 轴定子电流；i d2、i q2：d 、q 轴转子电流；i dm 、i qm ：d 、q 轴励磁电流；Ψα1、Ψβ1：α、β轴定子磁链；Ψα2、Ψβ2：α、β轴转子磁链；Ψd1、Ψq1：d 、q 轴定子磁链；Ψd2、Ψq2：d 、q 轴转子磁链；Ψdm 、Ψqm ：d 、q 轴主磁链；T e ：电磁转矩；T l ：负载转矩；N p ：电机极对数；J ：机组转动惯量。
矢量控制中异步电机的物理模型，如图1所示：异步电机的几个坐标系的关系，如图2所示。
基于DSP的异步电机矢量控制系统设计与实现
２Ｎ ｒ ｗ ｓ ＯｔｅｄＣｍ ａｙ ＳＮＯ Ｅ ，Ｕｕ ｑ ３０ ０ Ｃ ｉａ ．ｏｔ ｅｔ ｉ ｌ ｏ ｐ ｎ ，Ｉ Ｐ Ｃ ｒｍ ｉ ０ ０ ， ｈｎ ） ｈ ｆ ｉ ８
表 明 ， Βιβλιοθήκη 系 统 的动 态 响 应 快 ， 调量 小 ， 整 超 稳态 精 度 高 。
关键词 ： 矢量控制；异步电机 ； 变频调速 ／ 智能功率模块
中 图分 类 号 ： Ｍ ２ ． Ｔ ９ １ ５ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：００ １０ ２ ０ ）９ ０ ２ — ３ １０ — ０ Ｘ（０ ８ ０— ０ ４ ０
Ｄｅｉｎ ａ ｄ Ｒｅ ｌ ａｉｎ ｏ ｃ ｏ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ｆＡｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓＭ ｏ ｏ ｓ ｎ ａｉ ｔ ｎ Ｖｅ ｔ ｒＣｏ ｔｏ ｓｅ ｏ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｒ ｇ ｚ ｏ Ｓ
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（ ． 南 石油 大 学 ，四 川 成都 １ 西 ６ ００ ２中石 化 西 北 油 田 分公 司 ． 疆 乌鲁 木齐 １５０； ． 新 ８０ ０ ） ３ ００
基于DSP的异步电机SVPWM矢量控制系统研究与实现
1.3 本论文的主要内容...................................................................................................... 8 第二章 交流异步电机矢量控制原理 ...................................................................................... 9 2.1 矢量控制基本思想...................................................................................................... 9 2.2 异步电动机数学模型................................................................................................ 10 2.2.1 异步电动机稳态数学模型 ............................................................................ 10 2.2.2 异步电动机动态数学模型 ............................................................................ 13 2.3 坐标变换 .................................................................................................................... 17 2.3.1 三相-两相变换(3/2 变换) ............................................................................... 17 2.3.2 静止两相-旋转正交变换(2s/2r 变换) ............................................................ 19 2.4 空间电压矢量 PWM(SVPWM)调速原理及实现 .................................................... 21 2.4.1 SVPWM 控制原理 ......................................................................................... 21 2.4.2 SVPWM 的算法实现 ..................................................................................... 24 2.5 本章小结 .................................................................................................................... 28 第三章 SVPWM 矢量控制系统的硬件电路设计 ................................................................ 29 3.1 TMS320F2812 DSP 微处理器简介 ........................................................................... 29 3.2 系统主电路设计........................................................................................................ 33 3.2.1 整流电路 ........................................................................................................ 33 3.2.2 滤波电路 ........................................................................................................ 34 3.2.3 逆变电路 ........................................................................................................ 35 3.3 检测电路.................................................................................................................... 36 3.3.1 电流检测电路 ................................................................................................ 36 3.3.2 电压检测电路 ................................................................................................ 37 3.3.3 转速检测电路 ................................................................................................ 37 3.4 其他外围电路 ............................................................................................................ 38 3.5 本章小结 .................................................................................................................... 39 第四章 SVPWM 矢量控制系统的软件设计 ........................................................................ 40 4.1 DSP 开发环境 CCS3.3 简介 ..................................................................................... 40
基于DSP的异步电动机矢量控制系统的设计
本系统选用电子旋转编码器 TRD － S2000B，检测 电机转速，形成闭环控制。TMS320LF2407 具有正交编 码器脉冲电路 QEP，通过光电编码器的两组脉冲的相 位（ 上升沿的先后顺序） 可以判断出电机的运动方向， 通过记录脉冲的个数来确定具体的运动位置． 将位置 信号进行差分就可得到运动的速度。正交编码电路必 须选择一个计数器用于计算电路的输入脉冲次数，本 系统选用 Tl。当电机正转时，QEP 电路的方向检测逻 辑测定出连接到光电编码器 A 相的 QEP1 输入引脚 上，脉冲序列的相位领先于连接到光电编码器 B 相光 电编码器 QEP2 上的脉冲信号，然后产生一个方向信 号作为 T1 定时器的计数方向，计数器 T1CNT 递增计 数； 若电机反转，则计数器 T1CNT 递减计数。从光电 编码器输出的信号通过光耦进行光电隔离。
Vector control system design of three － phase asynchronous motor based on DSP
ZHANG Hong － lian （ North China Electric Power University，071003）
Abstract： The paper designs a vector control system of three － phase asynchronous motor based on DSP and intellectual power module （ IPM） ． Using digital single processor TMS320LF2407 as control the core of system，using SKBPC3512 as the rectifier，using the intelligent power module PM25RLA120 as the inverter，and using space voltage pulse width modulation technology，we design digital PWM speed control system． This control system is of high control precision and a good real － time performance and a good dynamic characteristic．
基于DSP的异步电机矢量控制系统的研究与设计的开题报告
基于DSP的异步电机矢量控制系统的研究与设计的开题报告一、选题背景随着工业自动化的不断发展，电机在生产与制造中的应用越来越广泛。
异步电机由于结构简单、可靠性高、成本低等特点，在各个领域中得到了广泛的应用。
矢量控制技术是实现异步电机高效控制的重要手段之一。
它可以对异步电机进行精确的控制，提高其效率和性能，以适应现代工业对高效、低能耗、高精度生产的需求，同时也对电机控制系统的设计与实现提出了新的挑战。
基于DSP的异步电机矢量控制系统是当前研究的热点，其具有精度高、响应快、稳定性好等特点，可以实现更加精细化与自动化的控制，进一步提升电机的性能指标。
因此，本课题拟研究基于DSP的异步电机矢量控制系统，以实现对异步电机的高效控制与优化。
二、研究内容1. 异步电机矢量控制原理及技术分析2. DSP技术在电机控制中的应用及特点分析3. 基于DSP的异步电机矢量控制系统硬件设计4. 基于DSP的异步电机矢量控制系统软件设计5. 性能测试与优化实验6. 系统集成与操作演示三、研究方法本课题将主要采用文献调研与实验相结合的方式进行研究。
通过对异步电机矢量控制原理、DSP技术及其应用、硬件设计、软件设计等方面的研究与分析，制定相关的设计方案，进行系统的设计与实现。
在系统测试与优化方面，将通过实验数据的采集和分析，进一步改进系统性能，提高电机控制效率和准确性。
四、研究意义本课题的研究意义在于深入探究异步电机矢量控制技术在工业自动化中的应用，为电机控制系统的设计与实现提供一种全新的解决方案。
此外，本课题的研究成果还可以推进工业化领域的智能化、高效化发展，为我国实现制造业的转型升级提供有益的技术支持。
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的异步电机矢量控制
( a) 主程序控制图
( b) 中断程序控制图
图 3 系统控制软件结构
(下转第 80页 )
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解决笼型异步电机卧式压铸的铝转子端环偏心问题
《中小型电机 》2005, 32 (1)
另一方面 ,改进后的转子压铸模压铸的转子校动 平衡时 ,工时较短 ,操作容易 ,动平衡精度提高 。
表 1 压铸模改进前后压铸的转子比较
压铸模 类型
铝端环与
转子校动平衡
转子铁心 平衡精度 (残 动平衡 同心度 /mm 余不平衡量 / g 工时 / h
备注
图 1结构 0. 15～0. 75 1. 0～2. 0
用霍尔电流传感器检测三相输出的两相电流 iA 、iB ,计算出第三相电流 iC = - ( iA + iB ) ,从而获 得实时的输出电流信号 ,亦为电机上的电流信号 , 为矢量控制的计算提供实时信号 。 4. 2 速度反馈信号检测
采用增量式光电编码器作为速度检测器件 , 它可输出两个相位相差 90°的方波脉冲信号 ,经 整形后 ,两路脉冲信号可直接送入 F240的正交编 码脉冲接口单元 (QEP) 。传感器采用 600 脉冲 / 转的编码器 。 4. 3 PWM 输出
TM S320F240的 PWM 发生电路可产生 6 路 具有可编程死区和可变极性的 PWM 信号 ,经光
图 2 SVPWM 矢量图
5 系统实现及实验结果
本文针对上述的控制方案进行了实验研究 。 SVPWM 的开关频率为 10kHz,软件死区为 6μs, 电流环的采样周期为 100μs,速度环为 3m s,速度 环的输出限幅为额定电流的 0. 8 倍 ,电流环的输 出限幅为额定电压的 1. 25倍 。电机为 2 对极三 相笼型异步电机 ,直流侧电源通过整流桥对三相 交流电整流 、滤波产生的 。电机额定参数为 : PN = 2. 2kW ; UN = 220V; IN = 3. 55A; fN = 50Hz; nN = 1400 r/m in。系统控制软件结构如图 3所示 。
基于DSP的无速度传感器交流异步电机矢量控制系统设计
器的矢量 控制基 础上 发展 起来 的… ， 采用磁 场定 向控 仍
同时简化 了系统构成 ， 高 了系统 的可靠性 ； 提 另外 ， 由于 降低 了系统 的体积和 重量 ， 并且减少 了控制器 与 电机 之 间的连 线 ， 使得 采用无速 度传感 器 的异 步 电机 调速系统
ｏ ｎ ｕ ｔ ｎ ｍ ｏ ｏ ｒｔ ｅ ｆｅ ｄ ｏ ｉ ｎ ｅ ｏ ｔｏ ， ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｏ ｏ ｕ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ ｍｏ ｅ ｎ ｈ ｄ ｐ ｉ ｅ ｓ ｅ ｄ ｆＡＣ ｉ ｄ ｃ ｉ ｔ ｒ ｆ ｈ ｉ ｌ ｒｅ ｔ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ｒ ｔ ｒ ｆ ｘ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｍ ｔｏ ｄ ｌ ｄ ｔ ｅ ａ ａ ｔｖ ｐ ｅ ａ ｅ ｔｍａ ｉ ｎ ｍ ｏ ｅ ｒ ｕ ｌ ｒ ｓ ｅ ｔ ｅ ｙ ａ ｄ ｔ ｒ ｉ ｇ ｓ ｅ ｄ ｉ ｓ ｉ ａ ｅ ｙ ＰＩｓ ｌ－ ｄ ｐ ｉ ｅ ｅ ｔｍａ ｉ ｎ Ａｔｔ ｅ ｓ ｍ ｅ ｔ ｓｉ ｔｏ ｄ ｌａ ｅ ｂ ｉ ｅ ｐ ｃ ｉ ｌ ， ｎ ｕ ｎ ｎ ｐ ｅ ｓ ｅ ｔ ｔ ｖ ｍ ｔ ｄ ｂ ｅ ｆａ ａ ｔ ｓ ｉ ｔｏ ． ａ ｉ ， ｖ ｈ ｍｅ ｔ ｅ ＡＣ ｉ ｄ ｃ ｉ ｎ ｍｏ ｏ ｓ ｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｂｙ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ Ｓ ａ ｅ Ｖｅ ｔ ｒ Ｐ ｌｅ Ｗ ｉ ｔ ｏ ｕ ａ ｉ ｎ ｍ ｅ ｈ ｄ ｈ ｎ ｕ ｔ ｔ ｒｉ ｏ ｔｏ ｌ ｓ ｎ ｈ ｐ ｃ ｃ ｏ ｕ ｓ ｄ ｈ Ｍ ｄ ｌ ｔ ｔ ｏ ． ｏ ｅ ｏ
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ＸＵＥ ＹｉⅦ ， Ｇｕ ・ ｅ ｉｙ ｎ
基于DSP的交流异步电机闭环矢量解耦控制系统
９４收稿日期：２００９－１１－１７作者简介：李文辉（１９６８－），男，副教授，主要从事电机、电路、电工学等课程教学，电机及电力传动的科研工作。
基于ＤＳＰ的交流异步电机闭环矢量解耦控制系统李文辉（兰州理工大学电气工程与信息工程学院 甘肃兰州，７３００５０）摘 要：提出了一种基于ＤＳＰ的交流异步电动机矢量控制方法，阐述了系统的硬件结构、控制算法及软件设计流程。
仿真和实验结果表明，该系统具有很高的控制精度和良好的动态性能。
关键词：交流异步电机；矢量控制；解耦控制Abstract: This paper presented the vector control method of AC asynchronous motor based on DSP . The system described the system's hardware structure, control algorithm and software design process. Simulation and experimental results show that the system has high control precision and good dynamic performance.Key words: AC asynchronous motor ; V ector control ; Decoupling control中图分类号：ＴＭ３４３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－９２２７（２０１０）０２－００９４－０３１ 系统的控制原理异步电动机在两相同步旋转坐标系m-t 上的电压方程为： （１） （２） （３） （４）式中，ｐ为微分算子，w s 为转差角频率，w e 为同步角频率，L s 、L r 、L m 、L δ、τr 分别为定子电感、转子电感、互感、漏感及转子时间常数，其中如果采用转子磁场定向控制，则转子磁链在ｔ轴上的分量，在ｍ轴上的分量为额定磁通，由（３）式得代入（２）式合并得到电机在转子磁场定向控制时，在m-t 坐标系下的方程为： （５） （６）本文设计的矢量控制系统采用双闭环解耦控制，如图１系统控制框图所示，为转速角频率指令，为电机反馈速度角频率，为转矩指令电流，为转矩反馈电流，为激励指令电流，为激励反馈电流，为额定转差角频率，ωｅ为同步角频率，θ为m -t 同步坐标系旋转角度，为输出三相交流电压指令，为输出三相电流检测值，为输出三相电流在α、β静止坐标系上的分量，分别为m-t 旋转坐标系下的转矩电压指令和激励电压指令，图中 （７） （８）图１ 有速度传感器解耦矢量控制系统对照式（５）、（７）和式（６）、（８），可以看出，，在稳态情况下，从电流环ＰＩ２、ＰＩ３调节器的输出可以得到定子电阻的变化信息。
基于DSP的异步电机矢量控制变频调速系统研究
对 于控制精 度要求 较 高 的 系统 ， 常采 用矢 量 控 制方 法 ， 通 矢量 控制技术 已成 为 高性 能 异 步 电机 变频 调 速 系统 的 主 要方 案 。由于矢量控 制 系统结构 的复 杂性 ， 得控 制过 程 使 中需 要大量 的数学 运算 ， 电机控 制专用数 字 信 号处理 器 而
Ｔｈ ｓ ｎ ｉ ａ ｅ ｔ ｉ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｒ ａ ｒ ｓ ｅ ｔ ｎ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｌ ｃ ｒｃ ｄ ｉ ｅ ｅ ｅ ｉ ｄ ｃ ｔ ｈ ｓ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈ ｓ ｂ ｏ ｄ ｐ ｏ ｐ ｃ ｓ ｉ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆｔ ｅ ｅ ｅ ｔ ｉ ｒｖ ．
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基于DSP的异步电机矢量控制系统设计
基于DSP的异步电机矢量控制系统设计0 引言随着现代控制理论、微处理技术和电力电子技术的不断发展，基于矢量控制的高性能交流传动系统得到广泛的应用。
异步电机是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统，若以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标，再利用坐标变换，就可以把定子电流中的励磁分量和转矩分量独立开来分别进行控制。
这就是矢量控制的出发点。
SVPWM 调制技术把逆变器和电机看成一个整体来处理，所得模型简单，便于处理器实时控制，并具有转矩脉动小、噪声低、电压利用率高等优点。
本文以TI 公司的专用电机控制芯片TMS320F2812 为核心，给出了整个异步电机矢量控制系统的设计方案，并通过实验验证了其有效性。
1 异步电机矢量控制原理矢量控制技术自从上世纪60、70 年代开始，国内外众多专家学者就已经进行了潜心的研究，因此，矢量控制技术发展至今，内容已经非常丰富。
本文只讨论基于转子磁场定向的矢量控制原理。
1．1 异步电机控制的数学模型鼠笼式异步电机在d，q 两相同步旋转坐标系下的数学模型的电压方程为：其中：usd 和usq 分别为d，q 旋转坐标系下的定子电压；isd 和isq 分别为d，q 旋转坐标系下的定子电流；ird 和irq 分别为d，q 旋转坐标系下的转子电流；Rs 和Ls 分别为定子绕组的电阻与自感；Rr 和Lr 分别为定子绕组的电阻与自感；Lm 为定转子互感；P 为微分算子；ω1为同步旋转角频率；ωs为转差角频率；将转子磁链矢量定在d 轴方向上，可以推导出转子磁链为：其中：Tr 为转子时间常数。
由式(2)可见，调节定子电流的isd 分量可以调节转子磁链ψr，而当保持该定子电流磁通分量不变时，转子磁通保持不变。
其转矩方程为：其中：Te 为电磁转矩；np 为电机的极对数；由式(3) 可见，控制定子电流isq 分量可以控制电机的电磁转矩Te，通过该转矩分量可。
基于DSP交流异步电机电压解耦矢量控制
Drive & Control现代驱动与控制基于DSP交流异步电机电压解耦矢量控制高文华陕西工业职业技术学院（712000）Study of AC Asynchronous Motor V oltage-decoupled Vector Control System Based on DSPGao WenhuaShanxi Polytechnical Institute文介绍了一种采用T I公司的T M S320L F2407芯片的基于D S P的异步电机电压解耦矢量控制系统，并实际应用于P W M 变频器，试验表明系统具有良好的性能。
1 电压解耦矢量控制原理当参考坐标系（M-T坐标系）定向于转子磁链时，系统就实现了定子电流的励磁分量i M1和转矩分量i T 1之间的解耦。
这时异步电机的数学模型可用下面的方程式描述。
定子：u M1=（R 1+L s p ）i M1-ω1L s i T1+ L mL r p ψ2 （1） u T1=（R 1+L s p ）i T1+ω1L s i M1+ω1 Lm L rψ2 （2）转子：u M2=-L m T 2 i M2+ 1T 2 ψ2+p ψ2=0 （3） u T2=- Lm T 2i T1+ωs ψ2=0（4） 转矩方程：T e =p n Lm L ri T1ψ2 （5） 运动方程：T e -T l = J p n d ωdt （6）由上几式可知：M 轴与T轴的电压矢量存在着耦合关系。
若令：u M1=u M1*-Δu M1u T1=u T1*-Δu T1摘 要：基于对交流异步电机电压解耦矢量控制原理的研究，提出了一种用D S P芯片实现交流异步电机矢量控制系统的设计方案，并在P W M 变频器上进行了试验。
结果表明，采用基于D S P的电压解耦矢量控制系统不但系统简单可靠、性能好而且易于实现复杂的控制策略。
关键词：稀土材料 永磁电机 开发应用 发展趋势Abstract: Based on the voltage decoupling principleof vector control for the ac asynchronous motor, a design of vector control system of the ac asynchronous motor, which was executed by DSP chip, was put forward. The construction of hardware and software for this vector control system was confirmed. And this system was experimented on a PWM frequency convertor. The results showed this vector control system of the ac asynchronous motor not only had the advantages of simple construction and reliable operation but ability to realize the complex control strategies.Keywords: Rare earth materials PM motors Deve-lopment & Application Development tendency交流异步电动机的矢量控制是仿照直流电动机的控制方式，把定子电流的磁场分量和转矩分量解耦开来，分别加以控制，通过矢量的坐标变换使交流异步电动机获得如同直流电动机一样良好的动、静态调速特性。
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的异步电动机矢量控制系统的设计
基于DSP的异步电动机矢量控制系统的设计
张红莲
【期刊名称】《机床电器》
【年(卷),期】2010(037)005
【摘要】介绍了一种基于数字信号处理器(DSP)及智能功率模快(IPM)的电机拖动矢量控制系统设计方案.以TMS320LF2407ADSP为系统的控制核心,SKBPC3512为整流器,PM25RLA120智能功率模块为逆变器,采用空间电压矢量脉宽调制技术,设计了三相异步电动机矢量控制调速系统.该系统精度高,实时性好,有较好的动态性能.
【总页数】3页(P52-54)
【作者】张红莲
【作者单位】华北电力大学,071003
【正文语种】中文
【中图分类】TM301.2
【相关文献】
1.基于DSP三相异步电动机矢量变换控制系统构建 [J], 陈炳文;林若波;黄锦钿
2.基于DSP异步电动机矢量控制系统的设计与实现 [J], 孙鹏飞;冯晓云
3.基于DSP异步电动机矢量控制系统仿真与实验研究 [J], 江宏玲;周成;戴新荣;谢芳
4.基于DSP的交流异步电动机矢量控制系统的嵌入式设计 [J], 张伟;党存禄;刘媛;
杨建
5.基于DSP的异步电动机矢量控制系统的设计与仿真 [J], 欧卫斌;李军生
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基于DSP的交流电机矢量控制系统的研究的开题报告
基于DSP的交流电机矢量控制系统的研究的开题报告一、选题意义交流电机广泛应用于各种工业控制系统中。
随着工业控制技术的不断发展，交流电机控制技术也在不断更新与提升。
目前，基于DSP的交流电机矢量控制系统已成为一种非常成熟的技术。
该技术具有高精度、高效率、高稳定性等优点，已经得到了广泛的应用。
本研究旨在深入探究基于DSP的交流电机矢量控制系统的优势、现状、存在的问题以及改进方法，为相关领域的研究人员提供参考和借鉴。
二、研究内容和目标本研究将分析基于DSP的交流电机矢量控制系统的结构和原理，并考虑到系统的高效性和低功耗性能进行优化。
同时，为了提高系统的可靠性和稳定性，我们将开展以下研究：1. 基于DSP的交流电机矢量控制系统的性能分析和优化。
2. 建立基于DSP的交流电机矢量控制系统的数学模型。
3. 研究基于DSP的交流电机矢量控制系统的控制策略和算法。
4. 研究基于DSP的交流电机矢量控制系统的参数在线估计方法。
5. 基于DSP的交流电机矢量控制系统的实验验证和仿真分析。
本研究的目标是建立一种可行的、高效的基于DSP的交流电机矢量控制系统，并对其性能进行分析和优化，最终达到提高系统可靠性、稳定性和运行效率的目的。
三、研究方案1. 设计基于TMS320F28335 DSP的交流电机矢量控制系统，包括硬件和软件两部分。
2. 建立系统的数学模型，分析系统的动态特性，并设计系统的控制策略和算法。
3. 设计基于DSP的交流电机矢量控制系统的参数在线估计方法，实现参数的实时测量和校正。
4. 设计实验方案，对系统的性能进行实验验证和仿真分析，提取数据进行分析和优化。
5. 进行实验数据分析和处理，得出相应的结论和建议。
四、预期成果1. 建立一种高效、可靠的基于DSP的交流电机矢量控制系统。
2. 设计出一种优质的系统控制策略和算法。
3. 成功实现基于DSP的交流电机矢量控制系统的参数在线估计方法。
4. 提供基于实验数据的分析结果和改进方法，为相关领域的研究提供参考和借鉴。
基于DSP的交流异步电机闭环矢量控制系统的研究
《天鹅绒》读后感《＜天鹅绒>读后感》读完《天鹅绒》这篇小说，心中像是被投入了一颗石子，泛起层层涟漪，久久不能平静。
故事发生在一个特殊的时代背景下，作者以细腻而独特的笔触描绘了那个时代的风貌和人们的生存状态。
小说中的人物形象鲜明而生动，仿佛他们就真实地生活在我们身边。
主人公姚妹妹的命运令人感慨万千。
她本是一个普通的农村妇女，生活虽然贫苦，但也有着自己的小幸福。
然而，命运的车轮无情地转动，将她卷入了一场意想不到的风波之中。
她的单纯和善良在那个复杂的时代背景下显得如此脆弱，让人不禁为她的遭遇感到心痛。
李队长这个角色则给我留下了深刻的印象。
他身上既有权力带来的威严，又有着人性中的复杂和矛盾。
在执行任务的过程中，他看似坚定果断，但内心深处或许也有着一丝挣扎和迷茫。
小说中的情节发展扣人心弦。
从姚妹妹被卷入事件，到她与李队长之间的纠葛，每一个情节的转折都让人意想不到，却又在情理之中。
作者巧妙地设置了悬念，让读者始终保持着紧张的阅读状态，迫不及待地想要知道接下来会发生什么。
而让我感受最深的，是小说所展现的人性的多面性。
在那个特殊的时代，人们的行为和选择往往受到各种因素的制约和影响。
有的人在压力下坚守着自己的良知，而有的人却在利益和权力面前迷失了方向。
姚妹妹的坚守和李队长的动摇，形成了鲜明的对比，让我们看到了人性在困境中的挣扎和抉择。
同时，小说也让我对时代与个人的关系有了更深的思考。
时代的洪流总是无情地冲击着每一个人，个人在其中显得如此渺小和无力。
然而，即使在最艰难的环境中，人们依然有着对美好生活的向往和追求。
姚妹妹在困境中的坚强，正是这种向往和追求的体现。
此外，作者对于环境和细节的描写也十分出色。
通过对农村景色、人们的生活场景等的细致描绘，让我仿佛置身于那个时代，亲身感受到了当时的氛围和人们的情感。
《天鹅绒》不仅仅是一个故事，更是一幅时代的画卷，让我们看到了历史的沧桑和人性的光辉与黑暗。
它让我明白，无论时代如何变迁，人性中的善良、正直和勇气始终是我们应该坚守的品质。
基于DSP的异步电机矢量控制系统硬件设计1
基于DSP的异步电机矢量控制系统硬件设计第一章绪论
1.1交流电机变频调速系统的发展
1.2矢量控制技术的发展
1.3研究背景及意义
1.4本文的主要研究内容
第二章交流调速理论
2.1变频调速基本理论
2.2矢量控制技术
2.3坐标变换
2.4空间电压PWM控制技术
2.5转子磁链估算
第三章DSP芯片
3.1 DSP芯片介绍
3.2电机控制芯片TMS320F2812
第四章基于TMS320F2812的矢量控制系统硬件设计
4.1系统总体设计框图
4.2主电路设计
4.2.1整流滤波电路设计
4.2.2智能功率模块设计
4.3控制电路设计
4.4检测电路设计
4.4.1电流检测
4.4.2电压检测
4.4.3转速检测
4.5保护电路
第五章总结
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(A α
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b '
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b V c
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（101U 003α
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U ）
（100U 0∑β
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基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统的开题报告
基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统的开题报告一、研究背景与意义三相交流异步电机广泛应用于各个领域，如驱动大型机器、泵、空调、电风扇等。
其广泛应用背景使得不同领域的工程师和研究者对三相交流异步电机的控制方法进行了大量研究，其中矢量控制算法逐渐受到广泛关注。
矢量控制方法是一种新型的、以DSP为基础的控制技术，可以实现高效、稳定、准确的电机控制。
因此，基于DSP的三相交流异步电机矢量控制技术的研究在实践中具有广泛应用价值。
二、研究目的本文旨在通过深入研究基于DSP的三相交流异步电机矢量控制技术，主要包括控制方法、硬件设计、软件实现等方面。
本研究的目的是实现具有高效、稳定、准确等特点的三相交流异步电机矢量控制系统，以提供安全可靠的动力输出，满足实际工程应用需求。
三、研究内容1.三相交流异步电机的工作原理与特点；2.矢量控制方法的原理及实现；3.DSP的应用及相关处理器的选择；4.硬件电路设计方案的制定；5.软件编程实现与系统调试；6.系统性能测试与分析。
四、研究方法本研究采用实验与理论相结合的方法，首先对三相异步电机的工作原理进行深入研究，理解其机理和规律；其次，通过建立数学模型，针对矢量控制算法进行仿真，以评估算法的性能和可行性；随后，选择合适的DSP处理器，制定硬件电路设计方案，搭建实验平台，进行矢量控制算法的实际实现和分析；最后，对实验结果进行分析，以验证控制算法的有效性和准确性。
五、研究预期成果研究预期已成功实现基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统，该系统具有高效、稳定、准确等特点，可以满足在实际工程中对三相异步电机控制系统的需求。
同时，研究结果也可为后续相关研究提供指导和参考。
六、研究进展与计划目前，研究处于前期准备阶段，重点在于对三相异步电机的工作原理进行研究，为后续研究打下基础。
下一步，将进一步深入研究矢量控制方法及DSP的应用，并确定实验所需的硬件和软件平台。
具体时间计划如下：1. 2021年9月-2021年11月：三相异步电机的工作原理研究及矢量控制算法的理论研究；2. 2021年11月-2022年3月：硬件电路设计及系统实现的软件编程；3. 2022年4月-2022年6月：系统测试分析及研究成果论文撰写。
基于DSP的异步电机控制系统的开发与实现的开题报告
基于DSP的异步电机控制系统的开发与实现的开题报告一、选题背景异步电机在工业领域广泛应用，在控制系统中的应用也越来越多，特别是数字信号处理技术的发展，使得基于DSP的异步电机控制系统得到了广泛应用。
基于DSP的异步电机控制系统具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等优点，在电力电子控制系统、汽车电子控制系统等领域都有广泛的应用。
本项目旨在设计一种基于DSP的异步电机控制系统，实现对异步电机的精确控制和调节，提高控制系统的响应速度和控制精度。
二、研究内容1. 了解基于DSP的异步电机控制系统的工作原理和结构，分析控制系统的需求和性能指标。
2. 设计适用于异步电机控制系统的信号处理算法，提高系统的性能和稳定性。
3. 基于TMS320系列DSP芯片，搭建异步电机控制系统的硬件框架，设计外围电路。
4. 实现控制系统的软件功能，包括控制算法的实现，系统状态的监测和控制响应。
5. 对系统进行测试，验证设计的控制系统的性能和稳定性，并进行评估和分析。
三、研究方法和技术路线1. 研究异步电机的基本原理和控制方法，分析控制系统的性能和指标；2. 查阅相关文献，了解DSP芯片的处理能力、硬件结构、软件工具等方面的特点和使用方法；3. 根据控制系统的需求，设计控制算法，包括功率控制、速度控制、位置控制等；4. 构建硬件系统，包括选用适用于控制系统的模拟电路和数字电路，搭建微处理器系统，搭建外围电路；5. 设计控制系统的软件功能，包括控制算法的实现，系统状态的监测和控制响应；6. 进行系统测试，分析系统性能和稳定性。
四、预期目标和意义通过本项目的研究和开发，完成基于DSP的异步电机控制系统的设计和实现，实现异步电机的精确控制和调节。
预期在以下几个方面达到效果：1. 实现DSP技术在异步电机控制领域的应用，提高控制系统的性能和精度；2. 探究控制算法在异步电机控制中的应用，尤其考虑控制系统的稳定性和灵敏度问题；3. 设计适用于异步电机控制系统的信号处理算法，提高系统的性能和稳定性；4. 提供一种基于DSP的异步电机控制系统的设计和实现方法，为异步电机控制方面的研究提供参考和借鉴。
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第8卷第4期2005年10月西安文理学院学报(自然科学版)Journal of Xi .an University of Arts &Science(Nat Sci Ed)Vol.8 No.4Oct.2005文章编号:1008-5564(2005)02-0047-04
收稿日期:2005-06-15
作者简介:邱军兴(1957) ),男,陕西兴平人,西安文理学院机械电子工程系讲师.
基于DSP 的交流异步电机闭环矢量控制系统的研究
邱军兴
(西安文理学院机械电子工程系,陕西西安710065)
摘 要:传统的微处理器对交流异步电机矢量控制,存在着速度和精度的缺陷.采用DSP 微处理器
对交流异步电机矢量控制,从速度和外设的丰富程度更适合数字式电机控制.介绍了一种基于DSP 通
用芯片T M S320F 2407交流异步电机矢量控制系统硬件结构、控制算法,并表示出仿真和实验结果.从仿
真波形可以看出,该系统有很强的控制精度和良好的动态性能.
关键词:矢量控制;DSP 微处理器;矢量运算程序
中图分类号:T N43 文献标识码:A
1 系统组成及功能实现
系统由主回路、控制电路和辅助电路构成,如图1所示.
1.1 主回路
由三相整流桥、中间直流滤波
电容、逆变桥构成主回路,其中逆变桥采用三菱公司IPM PM50RSA120,光耦采用东芝生产的TLP559作为隔离驱动.
图1 矢量控制系统电路结构图
1.2 控制电路
控制电路由TI 公司生产的
T MS320F2407(两片)、双端口RAM IDT 7132
由AT MEL 公司生产89C52控制的键盘显示
面板、存储功能设定参数的串行EEPROM
93C66组成.其中一片TM S320F2407为核心
控制器件,实现电压电流的检测、矢量控制运
算、PWM 发生及过电压电流保护等功能.另外
一片T MS320F2407为整个控制系统的管理单
元,负责外部端子运行控制、与键盘显示面板
的通信、功能设定参数的存储等.双端口RAM
IDT7132是实现两个CPU 之间高速数据通信
的桥梁,存放控制命令、运行状态及监视参数
值等.(1)T MS320F2407特点简介.T MS320F2407芯片主要由CPU 、片内RAM 、可编程ROM 、闪速存储器和片内外设等几部分组成,具有以下特点:¹计算速度快,在40MHz 下,一个指令周期为25ns,包括
48西安文理学院学报(自然科学版)第8卷
乘法指令在内的绝大数指令都可在一个指令周期内完成.º片内外设丰富,2个多通道高速并行模数转换器、3个多功能计时器(T1、T2、T3)、9个可用于脉宽调制的比较器、12个可控极性脉宽调制输出、含自动可调脉宽调制信号死区产生模块、含正交编码电机转角测量接口单元(QEP)、含16K字只读程序存储器和544字随机数据存储器、有同步和异步串行接口(SPI和SCI).上述特点表明:TDS320F2407数字信号处理器不管是从计算速度还是从外设的丰富程度来看,都比传统微处理器更适合数字式电机控制的应用.
(2)输出电流检测.选用磁平衡式霍尔电流传感器来检测三相输出的两相电流i A、i C,第三相电流
i B可由计算得出:i B=-(i A+i C),从而获得实时的输出电流信息,此电流信息亦为电机的定子电流信息,为矢量计算和系统保护提供实时信号.
(3)速度反馈信号的检测.采用增量式光电编码器作为速度检测器件,它可输出两个相位相差90b 的方波脉冲信号PA、PB,经整形后,两路脉冲信号可直接送入F240的正交编码脉冲接口单元(QEP)中,经译码逻辑单元产生内部4倍频后的脉冲信号CLK和转向信号DIR,从而获得电机的转速信息和转向信息.
(4)PWM输出.TMS240F240的PWM发生电路可产生6路具可编程死区和可变输出极性的PWM信号,经隔离驱动(EXB840)单元后,来控制主电路的IGBT,实现逆变输出.
1.3辅助电路
辅助电路由辅助开关电源、光电编码器信号的隔离与四倍频电路、电压与电流检测与放大、过电压电流保护电路及控制电源监视芯片MAX706等组成,实现整个控制系统的供电、信号检测与处理及实施故障保护.
2系统软件设计
系统软件由控制管理程序、矢量运算核心程序和键盘显示程序(89C52)构成.控制管理程序由完成外部控制端子功能及键盘通信等模块组成,实现人机对话、外部命令分析与处理,流程如图2所示.键盘显示程序完成外部键值的读入和显示管理要求的数据,流程如图3所示.矢量运算核心程序实现图1所示矢量运算程序,包括测速,PI1、PI2、PI3调节器运算,坐标变换及PWM中断服务子程序等,流程如图4所示.
3实验结果
对于上述控制系统采用SABER进行了阶跃启动、突加突减负载仿真,仿真波形如图5所示.实验电机功率7.5kW,额定电压380V,额定电流15.4A,通过辨识程序得到的电机参数如下:L s=L r= 111.2mH,定子电阻R s=0.6108,R r=0.5848,互感L m=106.9mH.采用光电编码器和异步电机与滑差电机组成的负载机组进行实验.系统开关频率从2~10kH z,运行频率从0.0~50.0H z变化,电流波形对称,运行平稳,可以实现零速满转矩输出、带载阶跃启动(增加能耗制动单元)、突加突减100%负载.0~50.0H z频率下阶跃启动速度和电流实测波形如图6所示,阶跃启动对应的转矩指令电流和反馈的转矩电流如图7所示,0.5H z运行时突减100%负载时的实测波形见图8所示.
从实验和仿真的波形可以看出,本系统的启动特性良好,转矩和转速动态响应快.仿真阶跃启动的速度响应时间为120ms左右,转矩阶跃响应时间为20ms左右,突加减100%负载动态速降小于0.5%;实验机组阶跃启动时间小于500ms,突减100%负载时,转速跌落小于2%,速度恢复时间小于200ms.
4结论
(1)基于解耦控制的有速度传感器双闭环矢量控制系统,具有良好的动静态性能;
(2)电流内环对于PI参数依赖性较小,能够直接实现定子电阻自适应和转子电阻的间接自适应,从而保证冷热态的调速精度.
(3)速度环调节器PI1采用模糊或者神经元控制,动态响应快,超调小.
图2 管理程序流程图 图3
键盘显示流程图
图4 矢量控制程序流程图49 第4期邱军兴:基于DSP 的交流异步电机闭环矢量控制系统的研究
图5 仿真输出电流、转矩电流及转速波形 图6 0~50Hz
阶跃启动速度和电流波形 图7 阶跃启动时指令与实际转矩电流波形 图8 0.5Hz 突减100%负载速度与转矩电流波形
[参 考 文 献]
[1] 高景德,王祥珩,李发海.交流电机及其系统的分析[M ].北京:清华大学出版社,1992.
[2] 胡崇岳.现代交流调速技术[M ].北京:机械工业出版社,1998.
[3] 苏涛,蔺丽华,卢光跃,等.DSP 实用技术[M ].西安电子科技大学出版社,2002.
[4] 何苏勤.T M S3202000系列DSP 原理及应用技术[M ].北京:电子工业出版社,2003.
[责任编辑 马云彤]
A Study on the Closed Circuit Vector Control S ystem
of AC Asynchronous Motor with DSP
QIU Jun -x ing
(Department of Physics,Xi .an U niversity of Ar ts and Science,Xi .an 710065,China)
Abstract:AC asynchronous motor closed circuit vector .s control system w ith former microprocessor is char -acterized by low speed and inaccuracy.It is more suitable for AC asynchronous motors .vector to be con -trolled w ith DSP m icroprocessors in the lig ht of speed and richness of peripheral .s devices.T his paper in -troduces the hardw are construction and control algorithm of AC asynchronous motor vector control system w hich uses DSP microprocessor TM S320F2407,together with the results of simulation and ex periment.T his system has hig h control precision and good dynamic performance.Key words:vector control;DSP microprocessor;vector operation program 50西安文理学院学报(自然科学版)第8卷。