基于TMS320LF2407A 和AT89S52 三相异步电机双闭环调速控制系统设计
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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， 定转子每相气隙磁动势在空间呈正弦分布； 磁饱和、涡流及铁心损耗均忽略不计， 则三相交流异步电动机的转矩方程如下:
式中: L r ， L m 分别为转子自感和互感； p 是微分算子； i sq是定子电流在q 轴上的分量； rd 是转子磁链在d 轴上的分量。
从式( 1) 可以看出， 异步电机的转矩与定子电流矢量和转子磁场以及夹角有关。因此， 要想控制转矩， 必须先检测和控制磁通。当dq 坐标系在同步旋转磁场上且静止坐标系中的各交流量转化为旋转坐标系中对应的直流量时， 使d 轴和转子磁场方向重合， 可得到磁场定向控制方程如下:
式中:
为漏磁系数； r 为转子时间常数。由式( 2) 可知， 检测到定子电流的d 轴分量( 励磁分量) 可观测出转子磁通幅值； 由式( 4) 可知， 当rd 恒定时， 只要控制定子电流的q 轴分量( 转矩分量) ， 即可控制电磁转矩。具体工作原理如下:
通过电流传感器测量逆变器输出的定子电流iA ，iB ， 经过DSP 的A/ D 转换器转换成数字量， 并利用iC = - ( i A + i B ) 计算出i C。电流i A ， iB ， i C 通过Clarke 变换和Park 变换得到了dq 坐标系下的励磁反馈电流i sd和转矩反馈电流isq ， 与给定的励磁电流i sd ref 和转矩电流i sqref 的差通过PI 调节后， 再经过Park 逆变换输出!?
坐标下的电压， DSP 利用该电压生成三相逆变器所需的六路驱动信号。实时测量的电机转速信号一方面用于与给定速度比较产生i sqref ， 另一方面进入电流位置磁链转换模型求出磁链的位置， 并用于Clar ke 和Park 逆变换。
3. 2 程序流程图
AT89S52 单片机控制系统上电后，首先通过键盘输入接口输入给定转速， 单片机将给定转速存储在双口RAM 中， 同时， 给定转速通过单片机P0 口输出到液晶显示单元的驱动控制芯片SED1520，由SED1520 驱动OCMJ4X8B2 显示转速， 转速的显示范围为0~ 9 999 r/ min， 然后通过键盘来确定是否要对相关变量采样并存储。该部分程序流程图如图4( a) 所示。
其次给TMS320LF2407A DSP 控制系统上电， 运行初始化程序完成初始状态的设定( 包括对相关变量采样数据存储等) ， DSP 控制系统对电机转速和电枢电流采样， 与给定值进行比较， 若达到设定转速， 则循环运行， 当给定转速改变时， 进入中断处理子程序。主程序流程图和中断处理子程序流程图分别如图4( b) 和图4 ( c)所示。
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