無速度傳感器矢量控制變頻系統(tǒng)研究

可以得到轉(zhuǎn)速估算模型。本模型中電機(jī)參數(shù)值也至關(guān)重要，否則容易出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)誤差。模型方程式為

估算模型框圖如圖3所示。

2 系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)由主電路、控制電路和輔助電路構(gòu)成。

主電路中逆變器采用6管封裝的IGBT 功率模塊，完成功率變換。控制電路以TMS320F2407 芯片為核心，用來完成矢量控制核心算法、PWM 產(chǎn)生、相關(guān)電流的檢測處理等功能。輔助電路由輔助開關(guān)電源，驅(qū)動(dòng)電路，電流傳感器組成，開關(guān)電源給系統(tǒng)提供多路隔離電源。

2.1 系統(tǒng)主回路

系統(tǒng)主回路包含整流器、逆變器、輔助電源、光耦隔離等。整流電路采用單相橋式電力二極管，把交流電整流成脈動(dòng)直流電，并用大電解電容濾波儲(chǔ)能。

逆變部分采用智能功率模塊(Intelligent PowerModule，IPM)，由于IPM內(nèi)置保護(hù)電路和相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路，縮短了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期，也減小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。

2.2 DSP 2407控制板

控制板除了能夠完成空間電壓矢量調(diào)制算法外，還應(yīng)當(dāng)具有一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)所必需的其它功能。控制板的設(shè)計(jì)主要包括DSP 基本外圍電路的設(shè)計(jì)、采樣電路的設(shè)計(jì)、保護(hù)電路的設(shè)計(jì)、通信電路的設(shè)計(jì)和輸入/輸出I/O口設(shè)計(jì)。通用變頻控制需要檢測的量有直流母線電壓、三相相電流、散熱器溫度等。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文針對上述的控制方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

SVPWM的開關(guān)頻率為10 kHz，軟件死區(qū)為4μs，電流環(huán)的采樣周期為100 μs，電流環(huán)的輸出限幅為額定電壓的1.25倍。電機(jī)為2 對極三相籠型異步電機(jī)，直流側(cè)電源是通過整流橋?qū)蜗嘟涣麟娬?、濾波產(chǎn)生的。電機(jī)額定參數(shù)為：PN= 0.6 kW ;UN=380 V;IN=1.6 A;fn=50 Hz;nN=1 400 r/min。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)波形如圖4—圖6所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明響應(yīng)有很好的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)精度，表明了控制方案的優(yōu)良性能，但是由于電機(jī)參數(shù)問題，估計(jì)的轉(zhuǎn)速曲線稍微有點(diǎn)波動(dòng)，和給定轉(zhuǎn)速相比有些誤差。

3.2 誤差分析

1)無論是轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計(jì)還是速度估計(jì)，對參數(shù)的依賴性都較強(qiáng)，也正是因?yàn)槿绱?，無速度傳感器控制系統(tǒng)對電機(jī)參數(shù)的變化更為敏感，在速度調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)矩響應(yīng)等動(dòng)態(tài)指標(biāo)上會(huì)出現(xiàn)跟蹤誤差。

2)由于轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)變化、磁飽和、渦流等影響，要實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場準(zhǔn)確定向難度很大。另外，在數(shù)字控制中，存在計(jì)算精度、離散化和時(shí)間滯后問題，這些也會(huì)導(dǎo)致磁鏈觀測角度的誤差。

4 結(jié)語

從異步電機(jī)矢量控制的基本方程式出發(fā)，并根據(jù)基本方程構(gòu)建了一個(gè)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了轉(zhuǎn)子磁鏈估算模型和轉(zhuǎn)速估算模型，并由上述結(jié)果可得出以下結(jié)論：

1)本文所設(shè)計(jì)的矢量控制系統(tǒng)，充分利用了DSP的高速運(yùn)算能力和豐富的內(nèi)外設(shè)資源，使系統(tǒng)外圍電路少，結(jié)構(gòu)緊、可靠性高;

2)實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)控制精度高、實(shí)時(shí)性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。