[发明专利]一种交-交变频数字矢量控制调速系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种交-交变频数字矢量控制调速系统，属于数字电路控制技术领域。

背景技术

目前，交流电动机数字控制系统的设计主要包括：控制系统方案的选择；主电路的拓扑结构的设计；选择各变量的检测元件及变送器；数学建模及控制算法的确定；控制芯片的选择；系统的硬件设计，包括与CPU相关的电路、外围电路、接口电路、逻辑电路、主电路的驱动保护等；系统的软件设计等几个方面。

一般设计采用矢量控制策略，对感应电机进行交-交变频调速控制。CPU采用TI公司的C28X系列的DSP。研究设计了感应电机交-交变频数字矢量控制系统的硬件系统，在此基础上设计了系统主要软件流程。由于DSP芯片是以数字信号处理为基础，因此具有数字处理的全部优点：计算速度快，MAC(一次乘法和一次加法)所需要的时间在10ns以下；精度高；稳定性好，DSP芯片以数字处理为基础，受环境的影响较小，可靠性高；接口方便，DSP芯片与其他以现代数字信号处理为基础的系统或者设备都是相互兼容的，便于与其他设备接口；编程方便，DSP芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便地对软件进行修改和升级；可重复性好，模拟系统的性能受元器件的参数影响，性能变化比较大，而数字系统基本不受影响，因此数字系统便于调试和大规模生产。由于矢量控制系统比较复杂，运算量大，特别是数字控制要求系统实时性比较好，采用单个DSP难以很好地实现任务。

发明内容

本发明目的是针对单个DSP矢量控制系统难以较好的实现系统实时性，等复杂运算，本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种交-交变频数字矢量控制调速系统，包括计算机控制部分、换相逻辑及触发脉冲生成部分、数据采集及输出部分、脉冲放大部分、主回路部分，其中，计算机控制部分包括，主计算机DSP1、从计算机DSP2，数据采集及输出部分包括，包括控制电源模块、同步信号处理、定子电压电流测量、轴编码器，主回路部分由三组反并联的全控桥，感应电机、三组整流变压器组成；控制电源模块输入端分别与3个整流变压器一端和同步变压器输入端相连，同步变压器的输出端连接同步信号处理，电源模块输出端分别与主计算机DSP1、双口RAM、从计算机DSP2以及触发块1#、触发块2#、触发块3#输入端连接，其中，主计算机DSP1、双口RAM、从计算机DSP2两两双向连接，同步信号处理、从计算机DSP2分别与触发块1#、触发块2#、触发块3#的输入端双向连接，触发块1#、触发块2#、触发块3#的输出端与脉冲放大输出的输入端相连，脉冲放大输出的输出端分别接三组反并联的全控桥，三组整流变压器分别与三组反并联的全控桥相连，三组反并联的全控桥另一端与感应电机相连，感应电机中的轴编码器与主计算机DSP1连接，感应电机另一端连接定子电压电流测量的输入端，定子电压电流测量的输出端接交流电量处理的输入端，交流电量处理的输出端分别与主计算机DSP1、从计算机DSP2相连。

本发明的有益效果是：由于矢量控制系统比较复杂，运算量大，特别是数字控制要求系统实时性比较好，采用单个DSP难以很好地实现任务，采用双DSP协调完成交-交变频矢量控制系统的各项功能，极大地降低了板级空间及系统成本，并可使系统的实现更简单、更高效和更经济。

附图说明

图1交-交变频数字矢量控制调速系统原理框图；

图2交-交变频器一相主电路；

图3DSP与双口RAM的接口原理图；

图4从DSP与CPLD接口电路。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案实现方法进行说明：

本发明以TI公司的定点DSP-TMS320F2812为控制器进行感应电机交-交变频调速系统的矢量控制的设计。由于矢量控制系统比较复杂，运算量大，特别是数字控制要求系统实时性比较好，采用单个DSP难以很好地实现任务，本设计采用双DSP协调完成交-交变频矢量控制系统的各项功能。

图1系统的硬件原理框图所示，主要由几个部分组成：

第一，计算机控制部分，由主、从DSP来实现。

主DSP主要完成如下功能：磁链观测环节、三相电压和电流的旋转变换、速度闭环调节、磁链闭环调节、直流电流闭环调节、前馈电压给定计算。从DSP主要完成如下功能：三相交流电流、电压给定值计算、三相交流电流调节运算、电流的断续补偿、计算触发角并向触发模块发送。

第二，换相逻辑及触发脉冲生成部分，这部分由CPLD来实现，CPLD根据接收到的数据以及电源状态等信号进行换相逻辑判断、脉冲的生成与分配。