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基于DSP的交流电动机SPWM调速系统的设计

作者:苏明霞,李莉时间:2012-12-18来源:电子产品世界收藏

  摘要:应用正弦脉宽调制(SPWM)技术,通过U/f控制方法,给出一种基于TMS320LF2407A 的交流变频调速控制系统。并在文章中简述该控制系统的硬件和软件实现方案。由实验结果可知,该设计简化控制了电路,增强了控制策略的灵活性,提高了控制精度,使交流调速控制系统更加通用化、标准化和智能化。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/140195.htm

  引言

  在控制领域中,交流电动机以其高性能、高可靠性和良好的环境适应性等特点已经得到越来越广泛的应用。采用可调速的交流电动机设计方案,每年至少能节省20%-30%的电能。本文主要应用正弦脉宽调制(SPWM)技术,通过U/f控制方法,给出了一种基于TMS320LF2407A 的交流电动机变频调速控制系统。该设计简化了控制电路,增强了控制策略的灵活性,提高了控制精度,使交流电动机调速控制系统更加通用化、标准化和智能化。

  恒压频比控制的SPWM变频系统的分析

  主电路中逆变电路的设计是本设计的重点也是难点部分,该逆变电路是采用SPWM方式进行控制的。

  交流电动机的调速方式

  交流电机的转速公式为:
       

  式中p是电动机磁极对数,f是电源频率;s是转差率。由公式可知交流电机调速方法主要有三种:

  (1)在电机中旋转磁场的同步转速n0恒定时,调节转差率s,此方式称为变转差率调速;该方式是一种较耗能、低效率的调速方法。

  (2)改变电机定子绕组的极数,此方式称为变极调速。该方式不能获得平滑调速,调速范围相当有限。

  (3)调节供电电源频率f,此方式称为变频调速;是一种效率比较高的调速方法。

  该设计采用第3种方法。
  变频调速系统的U/f控制方式
  交流电动机定子电压为
       

  f1为定子频率,N为定子每相绕组串联匝数,Φ为每极气隙磁通量。

  在电动机调速时,当每极磁通Φ在合适的范围时总是希望其保持不变,通过改变定子频率即调节供电电源频率f1来改变电压U的值,从而改变转速N。如何才能实现变频的同时变电压,主要采用的是正弦波脉宽调制(SPWM)方法.

  SPWM调制技术原理

  SPWM(正弦脉宽)是将正弦波变成宽度渐变的脉冲波,其中的脉冲波的宽度变化规律完全符合正弦的变化规律。产生原理是采用一组等腰三角形波信号(载波)与正弦波信号()通过比较器进行比较,其交点时刻作为开关管的导通和关闭时刻,当(正弦波)大于载波(三角波)时,逆变桥的开关管导通;反之,则关断,逆变器就产生一组等幅不等宽的脉冲序列,如图1所示。通过控制输入频率来产生不同的输出电压,从而改变电动机的转速。  

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