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电气传动技术是推动工业自动化发展的关键技术之一,由于直流调速系统维护困难和难以实现高速驱动等缺点,高性能的交流调速系统应运而生,逐渐成为电气传动控制的主要发展方向。由于交流感应电机具有结构简单,容易维护,制造成本低,耐温,防爆等特点,因此广泛应用于纺织、冶金、化工等环境恶劣的工作场合。在交流调速系统中,常采用变压变频(VVVVF)控制方法,此控制策略在低速时调速精度较差,转矩的动态响应也不太好,无法满足高性能的调速要求。本文针对上述问题,从交流感应电机的机理出发,推导了感应电机在不同坐标系下的数学模型,研究了转子磁场定向矢量控制方法,设计了以DSP为核心的无速度传感器矢量控制交流变频调速系统。
在高性能的交流调速系统中,常常采用光电码盘来进行速度检测实现转速闭环控制,由于光电码盘的工作精度易受温度、湿度、强电磁干扰的影响,安装时存在同心度问题,而且光电码盘成本很高,本文针对这一问题查阅了大量文献,并阐述了无速度传感器矢量控制交流调速系统的发展和现状,研究了基于无功功率MRAS的速度估计方法,用MATLAB对控制算法进行了仿真实验,并对仿真结果进行了分析,在理论上验证了控制方案的正确性和可行性。
本文在理论分析的基础上,选择TMS320LF0427.DSP为控制核心,以三菱公司的PS21564智能功率模块(IPM)为驱动电路核心,设计了相应的硬件电路,制作了PCB板,搭建了感应电机变频调速系统,编写了系统软件,对整个系统进行了调试。而后在此平台上进行了实验,对整个调速系统的性能进行了测试,并完成了整个系统与上位机QNX系统的通信测试。实验结果表明,该系统有良好的动、静态调速性能,系统运行稳定、可靠,具有一定的推广应用价值。