基于DSP控制的再生功率循环变频交流调速实验系统研究

论文摘要

再生功率循环变频交流调速实验系统是一种新型交流调速实验系统，与传统交流调速实验系统相比，它在系统结构上有了重大改进，将常规的同轴电动机-发电机组结构改成了同轴电动机组结构，变频电源主电路采用了两台逆变器直流母线并联工作方式，各自的变频输出电压分别驱动两台电动机。通过控制系统实施对两台逆变器的频差控制来确定两台电动机的不同工作状态。该系统不仅是结构的改变，重要的是作为实验系统，它的功能指标、控制特性获得了全面的提高，尤其是它的节能特性。本课题以再生功率循环变频交流调速实验系统为基础，以数字信号处理器（DSP）为控制核心，智能功率模块（IPM）为逆变开关器件，结合空间电压矢量调制（SVPWM）技术完成了实验系统的组建和实现。在硬件上，实验系统以计算机为控制平台，主要负责频差控制方式选择和电机控制参数——频率值的给定；以DSP+IPM为控制核心，构成交-直-交电压型逆变器结构和主控制电路，以驱动电机运行。计算机和DSP之间通过串行口相互连接。实验系统的软件设计主要分为两部分：上位机的监控界面程序和DSP端的应用程序。上位机程序采用VB6.0为设计工具，完成界面设计和实现串行通信。DSP端应用程序以CCS2.0为开发工具，用C和汇编语言编写了应用程序模块。该系统具有硬件简单、界面友好、测量准确等优点。通过对系统的测试，表明该系统不仅能够完成交流调速实验系统的电机恒转矩测试、机械特性测试、四象限运行特性测试等实验，更重要的是具有良好的节能特性。该实验系统的建立，对今后进一步研究基于再生功率循环变频交流调速实验系统奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图表索引
• 第一章 绪论
• 1.1 交流电气传动技术的发展
• 1.2 本文的研究背景和意义
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第二章 基于再生功率循环变频交流调速实验系统原理
• 2.1 传统电气传动实验系统
• 2.2 基于再生功率循环变频交流调速实验系统结构
• 2.3 频差控制原理
• 2.3.1 频差控制原理定性分析
• 2.3.2 频差控制原理定量分析
• 2.3.3 转速转矩算法
• 2.4 系统节能性分析
• 2.4.1 系统节能原理
• 2.4.2 节能率计算
• 第三章 基于DSP控制的实验系统的硬件设计
• 3.1 基于DSP控制的实验系统硬件结构
• 3.2 TMS320LF2407A DSP芯片及应用模块开发
• 3.2.1 TMS320 LF2407A芯片的结构及基本特征
• 3.2.2 模块功能应用简介
• 3.3 系统硬件模块设计
• 3.3.1 事件管理器模块（EV）
• 3.3.2 驱动子系统设计
• 3.3.3 转速采样电路设计
• 3.3.4 串行通信接口设计
• 3.4 其它外接扩展模块
• 第四章 基于DSP控制的实验系统控制算法及软件实现
• 4.1 实验系统的软件结构
• 4.1.1 实验系统的控制结构
• 4.1.2 实验系统软件总体设计
• 4.2 DSP端软件设计
• 4.2.1 DSP初始化模块
• 4.2.2 PWM中断服务程序模块
• 4.2.2.1 恒压频比控制
• 4.2.2.2 空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）原理
• 4.2.2.3 数字PI调节器
• 4.2.3 电机转速采样模块
• 4.2.4 故障中断模块
• 4.3 串行通信模块
• 4.3.1 DSP控制器通信模块
• 4.3.2 上位机通信模块
• 4.4 频差控制的实现及实验系统的功能
• 4.4.1 频差控制的实现
• 4.4.2 实验系统的功能
• 第五章 实验结果及分析
• 5.1 恒转矩特性测试
• 5.2 电机机械特性测试
• 5.3 四象限运行特性测试
• 5.4 节能特性测试
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文