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摘 要

伴随着电力电子技术的日益发展，电机调速系统中的控制方法也得以提高，使得交流电机控制精度也变得更加精确。为了满足节能，高性能和环保的要求，交流电机调速控制系统以其独有的优点逐渐取代直流调速，在电气传动领域扮演着重要的角色。本文主要是基于DSP的异步交流电机的变频调控系统为研究目的，用TI公司的电机专用控制芯片DSP TMS320LF2407A作为控制核心，使用空间电压矢量脉宽调制和V/F控制相结合的控制方法，实现了对交流异步电机变频调速控制。

关键词：DSP，SVPWM，交流异步电机，变频调速

Abstract：Along with the increasingly development of power electronic technology, it also increased control method of motor speed control system, makes the AC motor control precision have also become more accurate. In order to meet the energy saving, high performance and environmental protection request, the AC motor speed control system with its unique advantages gradually replace the DC speed control, it plays an important role in the field of electric drive.This thesis mainly based on AC asynchronous motor frequency conversion control system based on DSP for the purpose of the study, with the special motor control chip of TI company DSP TMS320LF2407A as the control core, the use of space voltage vector pulse width modulation and combined control method of V/F control, frequency control of motor speed control of AC asynchronous motor is realized.

Keywords：DSP，SVPWM，AC Induction Motor，VVVF

目 录

1 前言 4

1.1 本课题的研究背景 4

1.2 本课题的主要内容 4

2 变频调速的基本原理 5

2.1电压空间矢量（SVPWM）控制原理 5

2.1.1 电压空间矢量的三相功率逆变器 5

2.1.2 基本电压空间矢量的形成及作用时间的计算 6

2.2 U/F 控制原理 8

3 变频调速系统的实现 8

3.1 硬件生成SVPWM方案 8

3.1.1 DSP芯片的简介 9

3.1.2 DSP芯片的主要作用 10

3.2 SVPWM软件实现 10

3.2.1 软件构成 12

3.3 主电路的设计 13

3.3.1 整流电路 14

3.3.2 滤波电路 15

3.3.3 逆变电路 16

3.3.4 控制电路模块图 17

4 仿真电路模型图 17

4.1 MATLAB仿真软件的简介 17

4.2 仿真模块SIMULINK的介绍 18

5 实验结果及分析 19

结论 21

参考文献 22

致谢 23

1 前言

1.1 本课题的研究背景

电机调速被广泛的应用于我们的日常生活、生产的各个领域中，例如:汽车、电动工具、电动机车、家电、轮船、轧钢、造纸和军工行业等。据报道，全球大约有100亿以上的各类电机在工作。近几年来，我国每年的空调产量就达到1000多万台，每台都需要电机调速来控制，可见电机调速具有非常庞大的市场。

电机被分为交流电机和直流电机两大种类。直流电机凭借其便于控制和控制精度较高的特点，在很长的一段时间内被人们广泛应用，使人们认为直流电机难以被其他电机所取代。但随着电力电子技术的蓬勃发展、各种新型控制器件以及先进控制方法在电机调速系统中的应用，使交流电机的控制精度得到了极大的提高;另外，由于交流电机，尤其是笼型式异步电机具有制造成本低廉、结构简单而且牢固、运行方便并且可靠、环境适应的能力强和高转速等优点，交流电机逐渐取代过去的直流电机，并且在调速传动领域占主导的地位。

在另一方面，伴随着世界的经济不断快速发展，科学技术能力的不断提高，环保和能源日趋成为人们讨论的主题。如何的充分有效地利用能源已迫在眉睫。就目前形势而言，电能是全球消耗的最多的能源之一，同时它也是浪费的最多的能源之一，解决能源的问题必须先从电能开始着手，其中最具代表性的就是电机的控制。发达国家所生产的总电能其中有一半以上是投入电机能量的转换，这些电机传动系统其中90%左右使用的是交流异步电机。我国电机大部分还是中小型异步电机，而且设备的陈旧，管理、控制技术差，所浪费的电能很多。所以，电机的变频调速控制逐步引起人们的重视，同时对变频调速驱动系统提出了高效率、高精度、多功能、小型化、低成本等相应的要求。

1.2 本课题的主要内容

本课题是综合国内外电机变频调速的技术发展状况，基于交流电机变频调速基本原理，在其基础上，设计了一套基于DSP芯片TMS320LF24O7A和电压空间矢量SVPWM的交流异步电机变频调速系统的软硬件解决方案。

课题的主要内容包括：

(1)深入研究异步电机的数学模型和VVVF控制、电压空间矢量等变频调速控制方法。

(2)深入研究TMS320LF2407A电机控制专用DSP芯片的结构、工作原理以及DSP最小系统的设计方法。

(3)设计一台小功率异步电机变频装置。该系统主要由主电路、系统保护电路、控制回路和采样回路组成。

(4)利用MATLAB的软件的Simulink仿真模块进行建模和仿真

(5)对系统实际实验结果进行了分析与总结。

2 变频调速的基本原理

交流异步电动机的转速可用下式表示:

(2-1)

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