基于DSP的双PWM系统控制策略及其系统实现研究

论文摘要

本文针对传统的通用变频器所存在的功率因数低,谐波污染严重,无法实现能量回馈等缺点,研究并开发了基于DSP的双PWM变频调速系统。双PWM系统即在通用变频器的基础上引入PWM可逆整流器,从而能够实现能量的双向流动,提高功率因数以及减少谐波污染。本文首先介绍了变频调速基本原理,随后介绍了PWM可逆整流器的四象限工作原理,并在坐标变换的基础上建立了其数学模型,其中包括一般三相静止坐标系下以及旋转坐标系下的数学模型。在此基础上分别研究了PWM整流器以及异步电动机的控制策略及其实现,其中着重研究空间矢量PWM(SVPWM)的控制策略。对于PWM整流器的控制,在基于电网电压定向的空间矢量控制的基础上提出了一种基于电网虚拟磁链定向的空间矢量控制策略。应用该控制策略能够减少网侧电压传感器,从而节约成本。而对于异步电动机的矢量控制,着重研究了其转子磁链计算模型。在理论分析的基础上用MATLAB/SIMULINK进行了系统仿真,证明了系统的可行性。本课题设计了基于TMS320F2812 DSP的双PWM实验系统,详细介绍了其软件实现,并结合硬件进行实验,实验结果表明:所研究的系统具有功率因数高,谐波含量少,能量可双向流动,动态性能好等特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 双 PWM 变频调速系统基本理论
• 2.1 三相异步电动机变频调速基本原理
• 2.2 PWM 整流器的基本原理
• 2.3 三相电压型整流器（VSR）的建模
• 2.3.1 三相 VSR 的一般数学模型
• 2.3.2 三相 VSR 的dq 模型
• 2.4 PWM 整流器的空间矢量PWM（SVPWM）控制基本理论
• 2.4.1 三相 VSR 空间电压矢量分布
• 2.4.2 空间电压矢量的合成
• 2.4.3 SVPWM 控制与 SPWM 控制的比较
• 第三章 双 PWM 变频器控制策略研究与仿真
• 3.1 整流侧的跟踪指令电压的空间矢量 PWM 控制策略
• 3.1.1 指令电压的生成
• 3.1.2 PI 调节器设计
• 3.1.3 三相 VSR 基于电网电压定向的矢量控制系统仿真
• 3.2 三相 VSR 的基于虚拟磁链定向矢量控制策略研究
• 3.2.1 三相 VSR 的基于虚拟磁链定向矢量控制系统的构建
• 3.2.2 基于虚拟磁链定向矢量控制的仿真
• 3.3 逆变器矢量控制策略的研究
• 3.3.1 矢量控制的基本概念
• 3.3.2 转子磁链观测模型
• 3.3.3 逆变器矢量控制系统的仿真
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 TMS320F2812 DSP 简介
• 4.2 本系统的软件设计
• 4.2.1 系统总体软件结构
• 4.2.2 数字 PI 调节器的 DSP 实现
• 4.2.3 SVPWM 的 DSP 实现
• 4.2.4 转速检测的实现
• 4.2.5 转子磁链位置的计算
• 4.2.6 AD 转换的实现
• 第五章 实验结果及分析
• 5.1 子电路调试
• 5.1.1 SVPWM 实现
• 5.1.2 电压电流检测
• 5.1.3 转速测量
• 5.2 系统闭环实验结果
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表论文