基于dsp新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及對異步電機(jī)控制優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自從電力電子技術(shù)發(fā)展以來，電機(jī)的控制系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，設(shè)計(jì)出的控制種類也越來越多，同時用戶對電機(jī)功能和穩(wěn)定性的要求也越來越高，為了滿足電機(jī)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要對電機(jī)控制方式進(jìn)行優(yōu)化，現(xiàn)有的電機(jī)計(jì)算比較繁瑣，響應(yīng)慢以及性質(zhì)容易受電機(jī)參數(shù)等影響。同時兩電平的逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會有較高的通態(tài)損耗、開關(guān)損耗、輸出濾波電感損耗，效率也不高；傳統(tǒng)的固定合成矢量法在控制電機(jī)時轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩存在波動，穩(wěn)定性差，同時中點(diǎn)電位存在偏移，這給電機(jī)穩(wěn)定高效的運(yùn)行帶來較大影響。
[0003]目前固定矢量和多電平的電機(jī)控制較少使用，這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)是控制結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)快及魯棒性高，本實(shí)用新型公開了一種更加安全、可靠、智能的基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，采用NPC型三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來減少通態(tài)損耗、開關(guān)損耗、輸出濾波電感損耗，提升效率的同時利用新型固定矢量合成法，對中點(diǎn)電位進(jìn)行控制，減少中點(diǎn)電位的不平衡給電機(jī)帶來波動，利用DSP來控制固定矢量合成，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換控制，很大程度上減少人為控制產(chǎn)生的錯誤，可使電機(jī)準(zhǔn)確穩(wěn)定的運(yùn)行，最大程度避免了生命安全和財產(chǎn)的損失。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型目的是提供一種基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，已解決現(xiàn)有技術(shù)可靠性和安全性上的難題。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為:基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于包括:供電模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、主回路電路模塊、控制回路模塊；供電模塊包括交流電源和整理電路，將交流電整流成直流電送入主回路中NPC型三電平逆變電路中；數(shù)據(jù)傳輸模塊包括用于串口通信的RS232總線、RS485總線和CAN總線；主回路電路模塊包括NPC型三電平逆變電路、電壓檢測電路、光耦隔離驅(qū)動電路、電流檢測電路、光電編碼器以及交流異步電機(jī)，當(dāng)NPC型三電平逆變電路接收到交流電后在送入異步電機(jī)中外還送入輔助電路處理準(zhǔn)備向控制回路模塊傳輸數(shù)據(jù)，同時光電編碼器將電機(jī)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入控制模塊；控制回路模塊包括TMS320LF2407系列的DSP、PC、鍵盤、LED ;當(dāng)電機(jī)運(yùn)行經(jīng)過一系列電路作用再由DSP控制新型固定矢量合成來控制異步電機(jī)的運(yùn)行，這樣就可以解決電機(jī)在運(yùn)行中存在的問題。
[0006]所述的基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于:供電模塊包括交流電源和整理電路；交流電源是工頻50Hz的交流電，整流電路是將交流電整流直流電的電路。
[0007]所述的基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)傳輸模塊包括用于串口通信的RS232總線、RS485總線和CAN總線；RS232總線實(shí)現(xiàn)檢測以及驅(qū)動電路和TMS320LF2407系列的DSP的連接，將經(jīng)各部分電路處理的數(shù)據(jù)向DSP傳輸，RS485總線是實(shí)現(xiàn)DSP與交流異步電機(jī)的連接，將新型合成的固定矢量輸入異步電機(jī)中，CAN總線實(shí)現(xiàn)鍵盤和PC之間的連接，完成人機(jī)數(shù)據(jù)的傳送。
[0008]所述的基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于:主回路電路模塊包括NPC型三電平逆變電路、電壓檢測電路、光耦隔離驅(qū)動電路、電流檢測電路、光電編碼器以及交流異步電機(jī)；NPC型三電平逆變電路具有27種開關(guān)量，將直流電逆變成符合要求的交流電，此逆變電路具有較好的控制作用，電壓和電流檢測電路是將經(jīng)逆變成的交流電經(jīng)這些輔助電路進(jìn)行檢測輸出滿足要求的交流電，光耦隔離驅(qū)動電路是為了進(jìn)行間接驅(qū)動，避免直接驅(qū)動帶來的影響，光電編碼器將交流異步電機(jī)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入DSP進(jìn)行處理，其中光電編碼器采用奧的斯型號為DAA633D2的光電編碼器。
[0009]所述的基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于:控制回路模塊包括TMS320LF2407系列的DSP、PC、鍵盤、LED ；PC和TMS320LF2407系列的DSP連接，鍵盤通過CAN總線與PC連接，進(jìn)行合成矢量的輸入，LED同樣與PC連接，用于數(shù)據(jù)的實(shí)時顯示監(jiān)控。
[0010]本實(shí)用新型采用工頻50Hz的交流電源輸入經(jīng)整流電路變?yōu)橹绷麟?，再?jīng)過NPC型三電平逆變電路逆變?yōu)榻涣麟?，此逆變的交流電給交流電機(jī)讓其運(yùn)行，同時將電流在電壓檢測電路、光耦隔離驅(qū)動電路、電流檢測電路的作用下經(jīng)RS232總線送入TMS320LF2407系列的DSP，電機(jī)在運(yùn)行的過程中經(jīng)光電編碼器將交流異步電機(jī)信號轉(zhuǎn)換成一種數(shù)字信號輸入DSP進(jìn)行處理，兩者完成檢測和處理后讓操作人員由鍵盤通過CAN總線向PC輸入程序，LED用于數(shù)據(jù)顯示，然后PC與DSP連接將數(shù)據(jù)輸入到控制器中，這時DSP通過RS485總線結(jié)合新型固定合成矢量來控制交流異步電機(jī)，最終使異步電機(jī)減少通態(tài)損耗、開關(guān)損耗、輸出濾波電感損耗，使電機(jī)動態(tài)性能穩(wěn)定，最大程度避免生命危害和財產(chǎn)損失。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型的電路簡單可靠、數(shù)據(jù)傳輸可靠、操作簡單、安全價值高、便于維護(hù)等許多優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖
【具體實(shí)施方式】
[0013]結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，包括供電模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、主回路電路模塊、控制回路模塊，其特征在于:采用工頻50Hz的交流電源(I)輸入經(jīng)整流電路⑵變?yōu)橹绷麟姡俳?jīng)過NPC型三電平逆變電路(3)逆變?yōu)榻涣麟?，此逆變的交流電給交流異步電機(jī)(16)讓其運(yùn)行，同時將電流在電壓檢測電路(4)、光耦隔離驅(qū)動電路(5)、電流檢測電路(6)的作用下經(jīng)RS232總線(7)送入DSP(8)，電機(jī)在運(yùn)行的過程中經(jīng)光電編碼器(15)將交流異步電機(jī)信號轉(zhuǎn)換成一種數(shù)字信號輸入DSP (8)進(jìn)行處理，兩者完成檢測和處理后讓操作人員由鍵盤(11)通過CAN總線(10)向PC(9)輸入程序，LED(12)用于數(shù)據(jù)顯示，然后PC(9)與DSP(S)連接將數(shù)據(jù)輸入到控制器中，這時DSP(8)通過RS485總線(13)結(jié)合新型固定合成矢量(14)來控制交流異步電機(jī)(16)，最終使異步電機(jī)(16)減少通態(tài)損耗、開關(guān)損耗、輸出濾波電感損耗，使電機(jī)動態(tài)性能穩(wěn)定。
[0014]原理如圖1所示，此設(shè)計(jì)分為兩部分，第一部分是NPC型三電平控制電機(jī)，交流電源經(jīng)整流電路變?yōu)橹绷麟姡俳?jīng)NPC型三電平逆變電路變?yōu)榻涣麟?，同時將電流在電壓檢測電路、光耦隔離驅(qū)動電路、電流檢測電路的作用下經(jīng)RS232總線送入DSP中，同時電機(jī)在運(yùn)行后經(jīng)光電編碼器將交流異步電機(jī)信號轉(zhuǎn)換成一種數(shù)字信號輸入DSP進(jìn)行處理；第二部分是DSP控制矢量合成控制電機(jī)，鍵盤通過CAN總線向PC輸入程序，LED用于數(shù)據(jù)顯示，然后PC與DSP連接將數(shù)據(jù)輸入到控制器中，這時DSP通過RS485總線結(jié)合新型固定合成矢量來控制交流異步電機(jī)，最終使異步電機(jī)減少損耗，使電機(jī)動態(tài)性能穩(wěn)定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于包括:供電模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、主回路電路模塊、控制回路模塊；供電模塊包括交流電源和整理電路，將交流電整流成直流電送入主回路中NPC型三電平逆變電路中；數(shù)據(jù)傳輸模塊包括用于串口通信的RS232總線、RS485總線和CAN總線；主回路電路模塊包括NPC型三電平逆變電路、電壓檢測電路、光耦隔離驅(qū)動電路、電流檢測電路、光電編碼器以及交流異步電機(jī)，當(dāng)NPC型三電平逆變電路接收到交流電送入異步電機(jī)中外還送入輔助電路處理準(zhǔn)備向控制回路模塊傳輸數(shù)據(jù)，同時光電編碼器將電機(jī)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入控制模塊；控制回路模塊包括TMS320LF2407系列的DSP、PC、鍵盤、LED ;當(dāng)電機(jī)運(yùn)行經(jīng)過一系列電路作用再由DSP控制新型固定矢量合成來控制異步電機(jī)的運(yùn)行，這樣就可以解決電機(jī)在運(yùn)行中存在的問題。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于:供電模塊包括交流電源和整理電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)傳輸模塊包括用于串口通信的RS232總線、RS485總線和CAN總線；RS232總線實(shí)現(xiàn)檢測以及驅(qū)動電路和TMS320LF2407系列的DSP的連接，RS485總線是實(shí)現(xiàn)DSP與交流異步電機(jī)的連接，CAN總線實(shí)現(xiàn)鍵盤和PC之間的連接，完成人機(jī)數(shù)據(jù)的傳送。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于:主回路電路模塊包括NPC型三電平逆變電路、電壓檢測電路、光耦隔離驅(qū)動電路、電流檢測電路、光電編碼器以及交流異步電機(jī)；其中光電編碼器采用奧的斯型號為DAA633D2的光電編碼器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于:控制回路模塊包括TMS320LF2407系列的DSP、PC、鍵盤、LED。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于DSP新型固定矢量合成的異步電機(jī)三電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)異步電機(jī)轉(zhuǎn)速及電磁轉(zhuǎn)矩波動較大，運(yùn)行不穩(wěn)定，同時存在中點(diǎn)電位偏移，造成開關(guān)損耗；本實(shí)用新型可有效解決轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的過大波動，使這兩個量的輸出趨于穩(wěn)定，并且減少開關(guān)損耗使中點(diǎn)電位控制在理想范圍內(nèi)，同時DSP使矢量合成準(zhǔn)確無誤，使電機(jī)準(zhǔn)確穩(wěn)定運(yùn)行。
【IPC分類】H02P21/30
【公開號】CN204967687
【申請?zhí)枴緾N201520788955
【發(fā)明人】羅倩, 張森, 李楠, 劉駿, 岳野, 楊杰
【申請人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月9日