矢量控制算法在变频调速.doc
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矢量控制算法在变频调速,摘要自20世纪70年代以来，通过对交流调速控制技术的不断深入研究与完善，异步电机的交流调速控制系统正逐步取代传统的直流调速系统，特别是矢量控制变频调速控制技术更是具有不可比拟的使用价值，并且交流调速技术可以带来可观的，对推进国民经济的增长起着举足轻重的作用。本课题深入研究矢量控制、svpwm调制方式及其dsp实现方法。...
内容介绍
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摘要
自20世纪70年代以来，通过对交流调速控制技术的不断深入研究与完善，异步电机的交流调速控制系统正逐步取代传统的直流调速系统，特别是矢量控制变频调速控制技术更是具有不可比拟的使用价值，并且交流调速技术可以带来可观的，对推进国民经济的增长起着举足轻重的作用。
本课题深入研究矢量控制、SVPWM调制方式及其DSP实现方法。在现有的交流变频调速的基础上展开拓展，从硬件上入手，对现有的交流变频调速系统的控制部分做出一些改进，加入CPLD，采用矢量控制原理，并对变频调速系统进行SIMULINK的软件仿真，验证系统的可行性与优越性。
本系统采用DSPTMS320LF2407A为控制核心来完成算法，监控整个系统的运行状态，确保系统的安全运行，系统采用矢量控制原理，而CPLD则针对目前存在一般变频调速系统所存在的SVPWM波的死区时间问题来进行系统的改善，将最小脉冲宽度做了限制，保证逆变输出环节同向上下桥臂不会同时通断，对系统进行保护，尝试从硬件上解决在算法上不易实现对脉冲宽度控制的问题，大大的提高了系统的效率和可靠性。同时CPLD还用来控制DSP与外部设备的时序及控制逻辑,将不同芯片的地址总线，数据总线、片选、使能、读写引脚直接接至CPLD管脚上通过CPLD编程即可方便的实现器件之间的通讯，大大的提高了系统的效率和可靠性。
基于实验的结果可以证明本文提出的基于DSP的优化交流变频调速器的软硬件设计是成功的，其结构简单，性能良好，运行稳定，抗干扰能力强，具有一定的先进型、新颖性、实用性，为今后开发高性能的矢量控制系统做出一定贡献。
关键词 ：异步电机；变频调速；DSP；SVPWM；CPLD
Abstract
Since the nineteen seventies, through the technology of AC speed control further study and improve, asynchronous motor AC speed control system is gradually replacing the traditional DC speed regulating system, in particular the vector control variable frequency speed control technology is incomparable value. and the technology of AC speed regulation can bring considerable, to advance the growth of the national economy play a decisive role.
This topic in depth study of SVPWM modulation and its implementation in DSP. From the hardware proceed with, the existing variable frequency speed regulation system was improved, join CPLD, the vector control principle, and the integrity of the variable frequency speed regulation system for SIMULINK software simulation, verified the feasibility and superiority of the system.
The system uses DSPTMS320LF2407A as the control core to complete the algorithm, monitoring the working state of the whole system, ensure the safe operation of the system, the system uses the vector control principle, and the CPLD is at present general variable frequency speed regulation system the SVPWM wave of the dead time to the improvement of the system, the minimum pulse width have been restricted, to ensure inverter output link to upper and lower bridge arms not simultaneously on-off, system protection, try from the hardware address in the algorithm is not easy to realize pulse width control problems, greatly improve the system efficiency and reliability. At the same time, CPLD is also used to control the DSP and the external equipment timing and control logic, different chip address bus, data bus, a chip select, enable, read and write pin is directly connected to the CPLD pin through the CPLD programming can be convenient to realize the communication between devices, greatly improve the system efficiency and reliability.
Experiments show that the proposed DSP based optimization of AC frequency conversion speed regulator of the hardware and software design is successful, and has the advantages of simple structure, good performance, stable operation, strong anti-interference ability, has certain advanced type, novelty, practicality, for the future development of the high performance vector control system to make some contribution.
Key words ：induction motor; frequency control; DSP; SVPWM; CPLD
目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
第1章 绪论 1
1.1研究背景和意义 1
1.2变频调速技术的发展 3
1.3 研究的内容 4
第2章 异步电机变频调速矢量控制的基本原理 6
2.1 变频调速的基本原理 6
2.1.1 异步电机的调速方法 6
2.1.2 变频调速的控制方法 7
2.1.3 变频设备的分类 8
2.2 坐标变换 10
2.2.1 3s/2s变换(Clarke变换) 10
2.2.2 2s/2r变换（Park变换） 11
2.3 三相异步电机的数学建模 12
2.3.1两相同步旋转坐标系下异步电动机的数学建模 12
2.3.2 异步电动机在两相静止坐标系上的数学模型 13
2.3.3 三相异步电动机在两相坐标系下的状态方程 13
2.4 矢量控制基本原理 15
2.5 PWM技术 18
2.5.1 SPWM 18
2.5.2 SVPWM 19
2.5.3 SPWM与SVPWM相结合算法 23
2.5.4 Matlab仿真SVPWM输出波形 27
2.5.5电流转速转矩仿真结果 31
2.6本章小节 34
第3章 控制系统硬件设计 35
3.1 控制电路的设计 35
3.1.1 数字信号处理器（DSP） 35
3.1.2 CPLD逻辑功能 42
3.2 其他外围电路 46
3.2.1 存储器扩展 46
3.2.2 电源设计 48
3.2.3 通讯模块 49
3.2.4键盘输入接口电路和LED显示电路设计 50
3.2.5 EEPROM 51
3.2.6 看门狗电路 52
3.3本章小节 52
第4章 系统软件设计 54
4.1 DSP和CPLD的开发流程及环境 54
4.2 系统主程序 56
4.3 子模块程序设计 58
4.3.1 定时器中断程序 58
4.3.2 故障保护中断程序 58
4.3.3 键盘扫描程序..
自20世纪70年代以来，通过对交流调速控制技术的不断深入研究与完善，异步电机的交流调速控制系统正逐步取代传统的直流调速系统，特别是矢量控制变频调速控制技术更是具有不可比拟的使用价值，并且交流调速技术可以带来可观的，对推进国民经济的增长起着举足轻重的作用。
本课题深入研究矢量控制、SVPWM调制方式及其DSP实现方法。在现有的交流变频调速的基础上展开拓展，从硬件上入手，对现有的交流变频调速系统的控制部分做出一些改进，加入CPLD，采用矢量控制原理，并对变频调速系统进行SIMULINK的软件仿真，验证系统的可行性与优越性。
本系统采用DSPTMS320LF2407A为控制核心来完成算法，监控整个系统的运行状态，确保系统的安全运行，系统采用矢量控制原理，而CPLD则针对目前存在一般变频调速系统所存在的SVPWM波的死区时间问题来进行系统的改善，将最小脉冲宽度做了限制，保证逆变输出环节同向上下桥臂不会同时通断，对系统进行保护，尝试从硬件上解决在算法上不易实现对脉冲宽度控制的问题，大大的提高了系统的效率和可靠性。同时CPLD还用来控制DSP与外部设备的时序及控制逻辑,将不同芯片的地址总线，数据总线、片选、使能、读写引脚直接接至CPLD管脚上通过CPLD编程即可方便的实现器件之间的通讯，大大的提高了系统的效率和可靠性。
基于实验的结果可以证明本文提出的基于DSP的优化交流变频调速器的软硬件设计是成功的，其结构简单，性能良好，运行稳定，抗干扰能力强，具有一定的先进型、新颖性、实用性，为今后开发高性能的矢量控制系统做出一定贡献。
关键词 ：异步电机；变频调速；DSP；SVPWM；CPLD
Abstract
Since the nineteen seventies, through the technology of AC speed control further study and improve, asynchronous motor AC speed control system is gradually replacing the traditional DC speed regulating system, in particular the vector control variable frequency speed control technology is incomparable value. and the technology of AC speed regulation can bring considerable, to advance the growth of the national economy play a decisive role.
This topic in depth study of SVPWM modulation and its implementation in DSP. From the hardware proceed with, the existing variable frequency speed regulation system was improved, join CPLD, the vector control principle, and the integrity of the variable frequency speed regulation system for SIMULINK software simulation, verified the feasibility and superiority of the system.
The system uses DSPTMS320LF2407A as the control core to complete the algorithm, monitoring the working state of the whole system, ensure the safe operation of the system, the system uses the vector control principle, and the CPLD is at present general variable frequency speed regulation system the SVPWM wave of the dead time to the improvement of the system, the minimum pulse width have been restricted, to ensure inverter output link to upper and lower bridge arms not simultaneously on-off, system protection, try from the hardware address in the algorithm is not easy to realize pulse width control problems, greatly improve the system efficiency and reliability. At the same time, CPLD is also used to control the DSP and the external equipment timing and control logic, different chip address bus, data bus, a chip select, enable, read and write pin is directly connected to the CPLD pin through the CPLD programming can be convenient to realize the communication between devices, greatly improve the system efficiency and reliability.
Experiments show that the proposed DSP based optimization of AC frequency conversion speed regulator of the hardware and software design is successful, and has the advantages of simple structure, good performance, stable operation, strong anti-interference ability, has certain advanced type, novelty, practicality, for the future development of the high performance vector control system to make some contribution.
Key words ：induction motor; frequency control; DSP; SVPWM; CPLD
目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
第1章 绪论 1
1.1研究背景和意义 1
1.2变频调速技术的发展 3
1.3 研究的内容 4
第2章 异步电机变频调速矢量控制的基本原理 6
2.1 变频调速的基本原理 6
2.1.1 异步电机的调速方法 6
2.1.2 变频调速的控制方法 7
2.1.3 变频设备的分类 8
2.2 坐标变换 10
2.2.1 3s/2s变换(Clarke变换) 10
2.2.2 2s/2r变换（Park变换） 11
2.3 三相异步电机的数学建模 12
2.3.1两相同步旋转坐标系下异步电动机的数学建模 12
2.3.2 异步电动机在两相静止坐标系上的数学模型 13
2.3.3 三相异步电动机在两相坐标系下的状态方程 13
2.4 矢量控制基本原理 15
2.5 PWM技术 18
2.5.1 SPWM 18
2.5.2 SVPWM 19
2.5.3 SPWM与SVPWM相结合算法 23
2.5.4 Matlab仿真SVPWM输出波形 27
2.5.5电流转速转矩仿真结果 31
2.6本章小节 34
第3章 控制系统硬件设计 35
3.1 控制电路的设计 35
3.1.1 数字信号处理器（DSP） 35
3.1.2 CPLD逻辑功能 42
3.2 其他外围电路 46
3.2.1 存储器扩展 46
3.2.2 电源设计 48
3.2.3 通讯模块 49
3.2.4键盘输入接口电路和LED显示电路设计 50
3.2.5 EEPROM 51
3.2.6 看门狗电路 52
3.3本章小节 52
第4章 系统软件设计 54
4.1 DSP和CPLD的开发流程及环境 54
4.2 系统主程序 56
4.3 子模块程序设计 58
4.3.1 定时器中断程序 58
4.3.2 故障保护中断程序 58
4.3.3 键盘扫描程序..
