PWM控制直流電機(jī)

《PWM控制直流電機(jī)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、摘要空間矢量脈寬調(diào)制(spacevectorpulsewidthmodulation)是已被應(yīng)用于變頻器、ups、無功補(bǔ)償器等領(lǐng)域的新技術(shù)。近年來隨著大型重工業(yè)行業(yè)的技術(shù)改造和更新工作的展開，對大功率、高質(zhì)量變頻器的需求與日俱增，這種情況在我國尤其突出。電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制理論的發(fā)展，為變頻器技術(shù)日趨成熟準(zhǔn)備了條件，先進(jìn)的svpwm技術(shù)在此環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生。變頻器的svpwm算法與其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系，因此必須根據(jù)變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，選取相應(yīng)的控制算法。本文從SVPWM算法的基本定義和產(chǎn)生原理入手對其進(jìn)行了

2、的研究，并對算法進(jìn)行了仿真。SVPWM算法實(shí)現(xiàn)容易，電壓利用率比傳統(tǒng)的SPWM控制方法提高15％左右，而且SVPWM比較適合于數(shù)字化控制系統(tǒng)，為以微控制器為核心的數(shù)字化控制系統(tǒng)提供了優(yōu)良的選擇方案，值得推廣。該課題的主要工作包括：1）常見的PWM技術(shù)綜述；2）電壓型變流器的形式特點(diǎn)以及SVPWM原理和實(shí)現(xiàn)；3）電流型變流器的形式特點(diǎn)以及SVPWM原理和實(shí)現(xiàn)；4）仿真驗(yàn)證。關(guān)鍵字：電力電子技術(shù)，變頻器，svpwm1.硬件設(shè)計(jì)1.1硬件結(jié)構(gòu)框圖1.2系統(tǒng)原理圖及說明異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件框圖如1.2所示。系統(tǒng)主要由主電路模

3、塊和控制模塊兩部分組成。主電路采用交－直－交電壓型逆變電路，主要由整流電路、濾波電路及智能功率逆變電路組成，逆變電路則由IPM模塊來完成?？刂齐娐芬訢SP為核心，完成SVPWM算法，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，同時(shí)，DSP還監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，DSP封鎖PWM輸出信號，防止發(fā)生故障而燒壞器件，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。圖1.2系統(tǒng)原理圖本系統(tǒng)采用TMS320LF2812，它是TI公司專為工業(yè)控制和電機(jī)控制推出的系列產(chǎn)品。這款DSP將實(shí)時(shí)處理能力和控制器的外設(shè)功能集于一身。有如下特性：靈活的指令系統(tǒng)；高速的運(yùn)算能力；

4、大容量的存儲能力；有效的性能價(jià)格比。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；逆變電源；功率轉(zhuǎn)換器和控制器；汽車系統(tǒng)；儀表和壓縮機(jī)電機(jī)控制；機(jī)器人和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)械。TMS320LF2812具有2個(gè)事件管理器；32位中央算術(shù)邏輯單元；32位累加器；16位×16位乘法器；3個(gè)比例移位器；間接尋址用的8個(gè)16位輔助寄存器和輔助算術(shù)單元；4級流水線操作；8級硬件操作；6個(gè)可屏蔽中斷；544字的片內(nèi)DARAM和2K字的片內(nèi)SARAM；32K字片內(nèi)FLASH程序存儲器；64K程序存儲空間；35.5K數(shù)據(jù)存儲空間；I/0空間64K。此外還有

5、功能強(qiáng)大的外設(shè)：串行通信接口SCI；串行外圍接口SPI；CAN總線控制器；事件管理器EV；A/D轉(zhuǎn)換器；看門狗WD。TMS320LF2812芯片是通過3條總線實(shí)施指令讀取、澤碼、取操作數(shù)、執(zhí)行指令等操作。TMS320LF2812中有兩個(gè)事件管理器EVA和EVB，它們都有一特殊硬件—SVPWM狀態(tài)機(jī)器件。因此2407A具有兩個(gè)SVPWM狀態(tài)機(jī)。本系統(tǒng)采用EVA，利用2407A內(nèi)部自帶的SVPWM狀態(tài)機(jī)生成波形。1.3功率驅(qū)動(dòng)電路本系統(tǒng)采用交－直－交電壓型逆變電路，主電路的額定容量為200W，主要由整流電路、濾波電路及逆變電

6、路組成。選取整流橋?yàn)镵BJ10A-10(即10A，1000V)，整流后的直流電壓Udc=1.2Ul。主電路工作時(shí)，因?yàn)橹悄芄β誓KIPM的開關(guān)頻率很高，開關(guān)動(dòng)作時(shí)會在直流側(cè)產(chǎn)生電流突變，由于主電路分別電感的存在，在IPM模塊內(nèi)部的IGBT的集電極和發(fā)射極以及直流母線上會出現(xiàn)浪涌電壓，不但影響逆變器的工作，還會損壞IGBT，因此需要在逆變橋上加上一個(gè)吸收緩沖電路，圖中的電容C2和電阻R2就是一個(gè)吸收緩沖電路。C2為無極性電容，R2為無感電阻，二者接線時(shí)應(yīng)盡量靠近IPM的直流進(jìn)線端，減少電感可能引起的震蕩。逆變電路由智能功率

7、模塊IPM來完成，這里選用三菱公司的智能功率模塊IPM，選取額定電流20A、耐壓600V的IPM模塊:PM20CTM060。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖0.1所示。IPM供電電壓為四組+15V電源。它有過流、過熱、欠壓、短路四種保護(hù)。有故障時(shí)，IPM低電平輸出電流為10mA，寬度為1.8ms的脈沖信號，由于其內(nèi)部的保護(hù)并不是針對反復(fù)出現(xiàn)的故障，所以一旦輸出故障信號FO，系統(tǒng)必須馬上做出反應(yīng)，停機(jī)檢查，否則循環(huán)輸出故障信號容易打壞模塊。智能功率模塊的選用，大大減少系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的性能和可靠性。圖0.1IPM內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1.4SVP

8、WM驅(qū)動(dòng)電路及保護(hù)電路以u相上橋臂為例，其驅(qū)動(dòng)接口電路如圖0.2所示，由于驅(qū)動(dòng)電路控制電壓是5V，而DSP輸出的PWM脈沖電壓幅值是3.3V，因此需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，本設(shè)計(jì)采用電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245實(shí)現(xiàn)從3.3V到5V的轉(zhuǎn)換。光耦采用高速光耦芯片TLP521，在光耦的輸入端接入限流電阻R7，防止電流過大燒壞光耦