基于DSP的直接转矩控制系统的设计

论文字数:35518,页数:66  附任务书，开题报告，文献综述

基于DSP的直接转矩控制系统的设计
 
摘要：直接转矩控制是20世纪70年代提出的，在80年代中期发展起来的新型电机调速方法，是继矢量变换控制技术之后，且与之并行发展的一种新型的高性能的交流调速传动的控制技术。目前该技术己成为交流调速传动中的一个热点。本文首先论述了三相异步电动机直接转矩控制系统的基本工作原理及特点，介绍了三相异步电动机的数学模型及其电压、磁链方程，较详细地论述了直接转矩控制的控制思想：基于定子坐标的定子磁链、电磁转矩观测；电压空间矢量的调节作用。利用以TI公司生产的电机专用数字信号处理器TMS320F240为核心，可方便的实现直接转矩控制系统的全数字化。在本文中采用DSP汇编语言完成了无速度传感器的直接转矩控制系统的软件编写，实现了定子相电流采样、相电压的计算、定子磁链的观测、开关信号输出等功能。
关键词：直接转矩控制；DSP；电压空间矢量；磁链调节；转矩调节；直接转矩控制系统

 Design of Direct Torque Control（DTC）system
 based on DSP
ABSTRACT：In 1970’s,one method of AC induction motor control called Direct Torque Control（DTC）was raised. It was developed rapidly in the middle of 1980's, and it has been successfully applied to many occasions up to now. The thesis firs explains the basic running principle and the characteristic of the Direct Torque Control（DTC），and presents the arithmetic model of the three-phase asychronous motor as well as its basic equation of voltage and flux. The digital DTC system is implemented easily using TMS320F240，which is a fixed-point DSP and developed specially for motor&motion control by Texas Instruments Inc．In the thesis, the software of control system with no speed sensor is complied in DSP assembly language.This software has realized functions of the sampling of stator phase curt, calculating of the phase voltage；the observing of stator flux and the output of switching signal etc.
Keywords:Direct torque control ; DSP(Digital Signal Porcessor) ; Voltage space vertor ; Flux adjustment ;Torque adjustment ;Torque control system.

目   录
摘  要………………………………….…………………………….…Ⅰ
Abstract………………………………………………………...….......Ⅱ
第一章 概述……………………………………………………………..1
 1.1 电动机调速技术的发展概况及趋势…………………………………..1
 1.2 交流变频调速的类型………………………………………………2
 1.3 变频调速的相关技术和器件………………………………………...3
 1.3.1 电力电子技术……………………………………………...3
 1.3.2 交流变频器的分类和选择……………………………………4
 1.3.3 控制器发展概况……………………………………………..4
 1.4 本课题的研究意义和内容简介………………………………………5
第二章 直接转矩控制原理………………….……………………………...7
 2.1 直接转矩控制技术的诞生和发展…………………………………….7
 2.2 直接转矩控制系统的特点………………………………………….. 7
 2.3 直接转矩控制系统的理论基础……………………………….……...8
 2.3.1 直接转矩控制（DSC）的基本思想……………………………….8
 2.3.2 异步电动机定子轴系的数学模型……………………………….10
 2.3.3 逆变器的八种开关状态和逆变器的电压状态……………………..15
 2.3.4 电压空间矢量的概念…………………………………………17
 2.3.5 电压空间矢量与磁链空间矢量的关系…………………………...20
 2.3.6 电压空间矢量对电动机转矩的影响……………………………..21
 2.3.7 电压空间矢量的正确选择……………………………………..21
 2.3.8 异步电动机直接转矩控制的基本结构…………………………...24
 2.4 异步电动机直接转矩控制（DSC）系统的基本组成及原理………………27
 2.5近似圆形磁链控制系统……………………………………….....29
第三章  硬件电路的设计……………………………………………....32
 3.1 主电路的设计…………………………………………………32
 3.2 部分器件介绍…………………………………………………32
 3.2.1 DSP控制器………………………………………………...32
 3.2.2 智能功率模块（IPM）…………………………………….36
 3.3 主回路模块介绍……………………………………………….36
 3.3.1 整流滤波模块……………………………………………36
 3.3.2 逆变电模块……………………………………………...37
 3.4 检测控制电路的设计…………………………………………...37
 3.4.1 速度的检测……………………………………………...37
 3.4.2 电压、电流的检测…………………………………………...37
 3.4.3 通信模块………………………………………………..38
第四章 软件的设计……………………………………………………40
 4.1 TMS320F240控制器开发环境………………………………………40
 4.2 主程序及中断服务程序…………………………………40
 4.2.1变量的定义………………………………………………...40
 4.2.2 主程序的设计……………………………………………...41
 4.2.3 中断程序的设计……………………………………………42
 4.3 应用程序实现…………………………………………………42
 4.3.1 初始化子程序……………………………………………...44
 4.3.2 A/D转换子程序…………………………………………….45
 4.3.3 相电压计算子程序………………………………………….46
 4.2.4 M/T法测速子程序…………………………………………..48
 4.3.5 控制算法的实现以及PWM信号的产生………………………......50
小结…………………………………………………………………...57
参考文献………………………………………………………………..58
致谢………………………………………………………………...…59