基于DSP的带泵控制功能的软起动器的研究

论文摘要

三相异步电动机因结构简单、运行可靠以及价格低廉等优点被广泛应用于工农业生产和日常生活等领域。但异步电机直接起动时会产生很大的电流,对电网产生冲击和对电气设备产生不利影响。在不同的负载应用中,电动机的起动性能要求也会不同,而且越来越强调专用性。本文针对现有异步电机起动时的问题和现时代的新要求,介绍了一种基于DSP(TMS320F2812)的新型的具有泵控制功能的软起动器,同时它具有一般软起动器的电压斜坡起动和限电流起动功能。它的泵控制功能不仅能够降低起动时的大电流而且还能降低水泵起动和停止时造成的水锤,减轻管路系统的振动。本文的主要工作如下:首先,本文通过对异步电机的数学模型的研究分析了一般软起动器的工作原理,得出了运用转矩闭环控制原理可以达到减轻或消除水锤的结论。其次,本文利用Matlab搭建的仿真模型对各控制方法进行了仿真分析,证明了采用转矩闭环控制实现泵控制功能的可行性。同时还对各控制算法和转矩测量方法进行了理论探讨。最后,本文以TI公司的TMS320F2812芯片为控制核心,搭建了相应的硬件电路,并对供电电路、交流采用电路、通信接口电路等硬件电路进行了详细的介绍。介绍了控制系统系统各部分的软件设计,其中包括主程序、各种起动方式控制程序、A/D转换程序、通信程序等,并给出了相应的程序框图。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外软起动器的发展状况
• 1.3 本课题的任务和工作
• 第2章 软起动器的原理分析与仿真
• 2.1 引言
• 2.2 异步电动机的数学模型
• 2.3 异步电动机传统起动方式
• 2.3.1 直接起动
• 2.3.2 降压起动
• 2.4 晶闸管调压电路
• 2.4.1 晶闸管调压电路
• 2.4.2 调压电路的工作状态分析
• 2.5 软起动器的一般控制方式
• 2.5.1 电压斜波起动
• 2.5.2 限电流起动
• 2.6 软起动器的泵控制方式
• 2.6.1 泵类系统分析
• 2.6.2 泵控制原理分析
• 2.7 仿真模块介绍
• 2.7.1 三相交流电压源模块
• 2.7.2 触发角控制模块
• 2.7.3 晶闸管组模块
• 2.7.4 电机参数设置与显示测量模块
• 2.8 泵类系统中各控制方式的水锤分析与仿真
• 2.8.1 直接起动的水锤分析与仿真
• 2.8.2 电压斜波软起动的水锤分析与仿真
• 2.8.3 限流软起动的水锤分析与仿真
• 2.8.4 泵控制软起动与软停止的水锤分析与仿真
• 2.9 本章小结
• 第3章 软起动器控制算法和转矩测量方法的研究
• 3.1 引言
• 3.2 软起动器控制算法的研究
• 3.2.1 电压斜波起动控制算法
• 3.2.2 限电流起动控制算法
• 3.2.3 泵控制算法
• 3.3 转矩的测量原理
• 3.4 基本电量的检测方法
• 3.4.1 直流采样法与交流采样法
• 3.4.2 交流采样的坐标变换
• 3.4.3 交流采样的瞬时电量
• 3.5 异步电动机定子磁链观测器
• 3.5.1 定子磁链的U-I模型
• 3.5.2 定子磁链的I-N模型
• 3.5.3 定子磁链的U-N模型
• 3.5.4 低通滤波器对基于U-I模型的定子磁链估计的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 软起动器的硬件设计
• 4.1 引言
• 4.2 软起动器的总体结构设计
• 4.3 主控芯片的选型
• 4.4 工作电源电路
• 4.5 相序识别和同步中断判断电路
• 4.6 电压和电流检测电路
• 4.7 晶闸管触发电路和继电器开关电路
• 4.8 显示电路和键盘接口
• 4.9 通讯电路
• 4.10 本章小结
• 第5章 软起动器的软件设计
• 5.1 引言
• 5.2 主程序模块软件设计
• 5.3 初始化程序模块软件设计
• 5.4 电量采集模块软件设计
• 5.5 各控制方式模块设计
• 5.5.1 斜坡电压起动子程序
• 5.5.2 限电流起动子程序
• 5.5.3 泵控制子程序
• 5.6 PWM波产生的原理
• 5.7 通讯模块软件设计
• 5.8 保护功能模块设计
• 5.9 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果