DSP在矿用蓄电池机车脉宽调速中的应用

论文摘要

本文针对直流斩波调速理论,采用模糊—PI算法,结合数字信号处理芯片TMS320LF2407和智能功率模块PM600HSA060,对矿用蓄电池机车进行数字化改造的研究。并在此基础上增加了电机的各种保护功能,如过载保护、短路保护和漏电保护等;在控制的实时性能和控制的精度得到提高的同时,增强了本系统的安全性和实用性。论文在分析直流电动机数学模型的基础上,采用电流、转速双闭环调速方案;转速调节环节采用模糊-PI调节器;电流调节环节采用PI调节器。结合高速的数字信号处理芯片DSP,对控制算法进行离散化处理、运算。采用纯软件的方法实现了控制算法。实验表明,采用纯软件的控制算法具有外围硬件电路简单,参数整定方便的优点。控制实施环节采用具有自我保护功能的智能功率模块IPM,此模块的采用,有效的节省了硬件资源和物理空间,而且增加了调速系统的可靠性。本文在转速采样环节采用霍尔速度传感器作为电机速度采样器件,并且采用了M法和T法混合的方法进行测速,这样在低速和高速时都能保证采样精度。因此,本系统是一个具有硬件电路简洁,人机交互界面良好,保护功能齐全,实时性能高的矿用蓄电池机车调速系统。最后,本文结合MATLAB对系统进行了仿真,并在实验中对参数进行修正。结果证明此套系统在矿用蓄电池机车中是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 矿用蓄电池机车调速的现状和发展趋势
• 1.3 拟解决的问题及意义
• 1.4 论文完成的工作和结构
• 1.4.1 论文完成的主要工作
• 1.4.2 论文结构
• 2 直流串励电动机的斩波调速理论依据
• 2.1 斩波调速的工作原理
• 2.2 直流串励电动机的机械特性
• 2.3 直流串励电动机的启动和制动
• 3 直流串励电动机控制系统设计
• 3.1 串励直流电动机动态数学模型分析
• 3.2 电流PI调节器设计
• 3.3 转速环PI调节器设计
• 3.4 转速环、电流环PI调节器的动、静态分析
• 3.5 模糊-PI控制的转速调节器设计
• 3.5.1 模糊控制方法
• 3.5.2 模糊控制器的设计方法
• 3.5.3 模糊-PI控制
• 4 控制系统主要硬件电路设计
• 4.1 控制系统设计
• 4.2 数字处理芯片TMS320LF2407A介绍
• 4.3 JTAG仿真接口
• 4.4 电流采样电路
• 4.5 电压采样电路
• 4.6 速度采样电路
• 4.7 IPM驱动电路
• 4.8 参数显示和操作接口设计
• 4.9 硬件电路的抗干扰设计
• 5 控制系统软件设计
• 5.1 集成开发环境CCS简介
• 5.2 系统软件设计
• 5.3 主程序流程图
• 5.4 中断处理子程序流程图
• 5.5 速度模糊-PI调节器算法实现及流程图
• 5.6 电流PI调节器算法实现及流程图
• 5.7 相关程序段的编写
• 5.8 系统软件抗干扰技术
• 6 控制系统仿真
• 6.1 动态仿真工具SIMULINK
• 6.2 串励直流电动机控制系统仿真模型
• 6.3 仿真波形分析
• 6.4 结论
• 7 实验结果及其分析
• 7.1 实验主要设备
• 7.2 实验波形分析
• 8 总结与展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果