矿用矿车的变频调速系统设计（毕业设计）.zip
矿用矿车的变频调速系统设计（毕业设计）,摘要矿用电机车是煤矿生产中的一种重要运输装置，其一直沿用直流电动机驱动。由于电刷维护和换向器火花等缺点，使得矿用电机车直流传动系统的运营成本高，运行可靠性低，维修费用高。随着电力电子技术的发展，采用电力电子变流器的交流传动系统得以实现，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，交流调速的性能得到了很大的进步，而交流电机比...
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内容介绍
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摘 要
矿用电机车是煤矿生产中的一种重要运输装置，其一直沿用直流电动机驱动。由于电刷维护和换向器火花等缺点，使得矿用电机车直流传动系统的运营成本高，运行可靠性低，维修费用高。随着电力电子技术的发展，采用电力电子变流器的交流传动系统得以实现，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，交流调速的性能得到了很大的进步，而交流电机比直流电机功率高、效率高，而且没有电刷和换向器，减少了维护成本。所以在矿用电机车上，交流电动机取代直
流电动机已经成为必然趋势。
论文针对这个系统进行了硬件和软件的设计和开发，设计了基于SVPWM的矢量控制系统。采用了TMS320F2812芯片来完成矢量控制，产生所需的SVPWM。设计采用了IPM智能功率模块作为逆变器件,TMS320F2812和IPM模块的采用大大简化了系统设计。IPM受到DSP输出的SVPWM控制产生电动机所需的三相电压，然后对电机进行电流、转速信号检测，送入DSP根据矢量控制算法进行分析计算，再生成相应的SVPWM信号。最后在实验对整个设计进行了验证。实验证明，系统调速性能良好，能够满足实际应用的要求。
关键词：变频调速；矢量控制；空间矢量 矿用电机车；DSP；
Abstact
Mine electric locomotive is all important conveyance in coal production．It hasalways been driven by DC motor．It has some disadvantage such as the maintenance ofbrush and the spark of commutator,which making high operating costs，low operational reliability,high maintenance cost．With the development of power electronics technology,the AC drive system based on power electronic converters can be realized．Especially after the realization of LSI and Compmer Controling，the performance of AC variale speed has been improved a lot．AC motor has a lot of advantages over DC motor．These characters include its higher power and efficiency,brushc and commutator,the lower cost of maintenance．So it is all inevitable trend that the DC motor will be replaced by DC motor to be used on mille electric locomotive．
Then I designed the hardware circuit and s01．are program of the vector control system based on SVPWM．Because the caltulation work of the vector control is huge， the TMS320F2812 chip is used to realize the vector control and make the SVPWM． The design uses IPM as the inverter device．The using of TMS320F2812 and IPM greatly simplifies the system design．IPM which is controlled by the SVPWM generates 3-phase voltage for AC motor．The system detectes the current and the speed to send them to DSP,then DSP analyzes and cMculates these signed according to the vector controlalgorithm to generate the SVPWM signal．At last the experiment to validate this design was made in lab．The experiment testified the system has a betteradjustable—speed performance．The system meets the requirements of pratical applications．
KeyWords：variable—frequency adjustable-speed,DSP,mine electric locomotive，vector control，applications．space vector
目 录
摘 要 i
Abstact ii
第一章 绪论 1
第一节 研究背景 1
第二节 国内外研究现状 1
第三节 交流调速系统的现状及其发展 2
一、交流调速系统的现况 2
二、异步电动机交流调速的基本类型及特点 2
三、交流调速系统的发展 3
四、脉宽调制技术 5
第四节 变频调速系统在矿用电机车上的应用 5
第二章 异步电动机及矢量控制系统的原理 7
第一节 异步电动机数学模型 7
一、三相异步电动机的多变量非线性数学模型 7
二、坐标变换 12
三、三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型 15
第二节 矢量控制系统原理 16
一、矢量控制系统的基本思路 17
二、异步电动机矢量控制系统 17
第三节 脉宽调制(PWM)技术 18
一、正弦波脉宽调制(SPWM)技术 18
二、电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术 19
三、空间矢量SVPWM的实现 24
第四节 矿用电机车矢量控制系统 27
一、矿用电机车系统设计 27
二、矿用电机车控制系统模型及分析 28
第三章 系统硬件电路设计 30
第一节 系统整体结构 30
第二节 DSP电路板设计 31
一、TMS320F2812的主要性能特点 31
二、TMS320F2812电路板相关电路设计 31
第三节 系统主回路设计 33
一、升压斩波电路 34
二、直流滤波电路 35
三、逆变电路 35
第四章 系统软件设计 39
第一节 引言 39
第二节 TMS320F2812DSP的核心结构及功能模块 40
一、TMS320F2812 DSP的核心结构 40
二、中断系统 42
三、事件管理器EV 43
四、ADC模块 44
第三节 控制系统软件整体结构与设计 45
一、软件编制流程 45
二、控制系统软件结构 45
第四节 控制系统软件具体模块 47
一、矢量控制中的坐标变换 47
二、转速观测 50
三、电流检测 53
四、SVPWM的DSP实现 55
总结 60
参考文献 61
外文资料 63
中文翻译 66
附录 69
致谢 70
矿用电机车是煤矿生产中的一种重要运输装置，其一直沿用直流电动机驱动。由于电刷维护和换向器火花等缺点，使得矿用电机车直流传动系统的运营成本高，运行可靠性低，维修费用高。随着电力电子技术的发展，采用电力电子变流器的交流传动系统得以实现，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，交流调速的性能得到了很大的进步，而交流电机比直流电机功率高、效率高，而且没有电刷和换向器，减少了维护成本。所以在矿用电机车上，交流电动机取代直
流电动机已经成为必然趋势。
论文针对这个系统进行了硬件和软件的设计和开发，设计了基于SVPWM的矢量控制系统。采用了TMS320F2812芯片来完成矢量控制，产生所需的SVPWM。设计采用了IPM智能功率模块作为逆变器件,TMS320F2812和IPM模块的采用大大简化了系统设计。IPM受到DSP输出的SVPWM控制产生电动机所需的三相电压，然后对电机进行电流、转速信号检测，送入DSP根据矢量控制算法进行分析计算，再生成相应的SVPWM信号。最后在实验对整个设计进行了验证。实验证明，系统调速性能良好，能够满足实际应用的要求。
关键词：变频调速；矢量控制；空间矢量 矿用电机车；DSP；
Abstact
Mine electric locomotive is all important conveyance in coal production．It hasalways been driven by DC motor．It has some disadvantage such as the maintenance ofbrush and the spark of commutator,which making high operating costs，low operational reliability,high maintenance cost．With the development of power electronics technology,the AC drive system based on power electronic converters can be realized．Especially after the realization of LSI and Compmer Controling，the performance of AC variale speed has been improved a lot．AC motor has a lot of advantages over DC motor．These characters include its higher power and efficiency,brushc and commutator,the lower cost of maintenance．So it is all inevitable trend that the DC motor will be replaced by DC motor to be used on mille electric locomotive．
Then I designed the hardware circuit and s01．are program of the vector control system based on SVPWM．Because the caltulation work of the vector control is huge， the TMS320F2812 chip is used to realize the vector control and make the SVPWM． The design uses IPM as the inverter device．The using of TMS320F2812 and IPM greatly simplifies the system design．IPM which is controlled by the SVPWM generates 3-phase voltage for AC motor．The system detectes the current and the speed to send them to DSP,then DSP analyzes and cMculates these signed according to the vector controlalgorithm to generate the SVPWM signal．At last the experiment to validate this design was made in lab．The experiment testified the system has a betteradjustable—speed performance．The system meets the requirements of pratical applications．
KeyWords：variable—frequency adjustable-speed,DSP,mine electric locomotive，vector control，applications．space vector
目 录
摘 要 i
Abstact ii
第一章 绪论 1
第一节 研究背景 1
第二节 国内外研究现状 1
第三节 交流调速系统的现状及其发展 2
一、交流调速系统的现况 2
二、异步电动机交流调速的基本类型及特点 2
三、交流调速系统的发展 3
四、脉宽调制技术 5
第四节 变频调速系统在矿用电机车上的应用 5
第二章 异步电动机及矢量控制系统的原理 7
第一节 异步电动机数学模型 7
一、三相异步电动机的多变量非线性数学模型 7
二、坐标变换 12
三、三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型 15
第二节 矢量控制系统原理 16
一、矢量控制系统的基本思路 17
二、异步电动机矢量控制系统 17
第三节 脉宽调制(PWM)技术 18
一、正弦波脉宽调制(SPWM)技术 18
二、电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术 19
三、空间矢量SVPWM的实现 24
第四节 矿用电机车矢量控制系统 27
一、矿用电机车系统设计 27
二、矿用电机车控制系统模型及分析 28
第三章 系统硬件电路设计 30
第一节 系统整体结构 30
第二节 DSP电路板设计 31
一、TMS320F2812的主要性能特点 31
二、TMS320F2812电路板相关电路设计 31
第三节 系统主回路设计 33
一、升压斩波电路 34
二、直流滤波电路 35
三、逆变电路 35
第四章 系统软件设计 39
第一节 引言 39
第二节 TMS320F2812DSP的核心结构及功能模块 40
一、TMS320F2812 DSP的核心结构 40
二、中断系统 42
三、事件管理器EV 43
四、ADC模块 44
第三节 控制系统软件整体结构与设计 45
一、软件编制流程 45
二、控制系统软件结构 45
第四节 控制系统软件具体模块 47
一、矢量控制中的坐标变换 47
二、转速观测 50
三、电流检测 53
四、SVPWM的DSP实现 55
总结 60
参考文献 61
外文资料 63
中文翻译 66
附录 69
致谢 70
