双馈电机直接转矩DSP控制

摘    要

感应电机的双馈调速系统具有调速性能好、低谐波污染、可靠性高及造价低廉等优点，特别适合于高电压、大功率且调速范围不大的场合，尤其适用于风机、泵类负载。直接转矩控制是80年代中后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。把直接转矩控制思想应用于双馈调速领域，有着重要的研究意义。

本论文从双馈电机基本工作原理出发，建立了感应电机的数学模型；分析双馈电机调速的特点和双馈电机的能流特点。引入直接转矩控制技术，进行坐标变换，得出双馈电机同步坐标系上的数学模型。用Matlab建立双馈电机仿真模型，对双馈电机性能进行分析。

实现了基于DSP异步交流调速实验硬件平台的搭建，该平台主要是由数字信号处理器TMS320F2812为核心的控制电路，设计了逆变驱动电路IPM和触发电路；结合DSP的特点和设计要求设计了电流检测，母线直流电压检测和转速检测电路；通信部分采用串行通信接口；并设计了复位电路，辅助电源电路和时钟电路等外部硬件设计。

在以上理论分析的基础上，使用Matlab对本文提出的双馈电机进行了仿真研究，仿真分析结果验证了所提出的方法在原理上是正确的。

关键词：双馈电机；直接转矩控制；DSP；Matlab 

目    录

摘    要 I

Abstract II

第1章 概述 1

1.1双馈电机 1

1.1.2双馈电机的发展状况 1

1.1.2双馈电机的技术优势及工业应用前景 1

1.2异步电机调速系统的发展概况 2

1.2.1控制策略的发展 2

1.2.2微处理器的发展 3

第2章 双馈电机直接转矩控制 5

2.2双馈电机的工作原理及发电能量流动关系 5

2.1.1双馈电机的工作原理 5

2.2.2双馈风力发电机能量流动关系 6

2.3双馈电机直接转矩控制原理 9

2.3.1直接转矩控制原理 9

2.3.2感应电机的数学模型 10

2.3.3坐标变换原理 14

2.3.4双馈电机直接转矩控制原理 15

第3章 基于TMS320F2408的系统硬件设计 20

3.1系统的硬件结构 20

3.2 TMS320F2812的简介 21

3.2.1事件管理器模块(EV) 21

3.2.2 A/D转换模块(ADC) 23

3.2.3串行接口模块(SCI&SPI) 24

3.3主回路设计 24

3.4IPM模块和驱动电路 25

3.4.1IPM故障保护电路 28

3.4.2IPM电源设计 29

3.5采样电路 30

3.5.1母线电压采样电路设计 30

3.5.2电流采样电路设计 32

3.5.3转速检测 34

3.6串行通信接口 36

3.7复位电路 37

3.8 时钟电路 38

3.9DSP辅助电源设计 38

第4章 变频器的使用及Matlab仿真分析 40

4.1 变频器的使用实验 40

4.1.1MICROMASTER Vector系列变频器基本操作 41

4.1.2变频器调速 42

4.1.3 试验遇到的故障及排除方法 42

4.2双馈电机Matlab能流仿真分析 42

4.2.1双馈电机Matlab仿真模型 42

4.2.2Matlab仿真波形图 43

第5章 结论 46

参 考 文 献 47

致       谢 49