基于TMS320LF2407A 和AT89S52 三相異步電機雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設計
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假設電機定轉子三相繞組完全對稱； 定轉子表面光滑， 無齒槽效應， 定轉子每相氣隙磁動勢在空間呈正弦分布； 磁飽和、渦流及鐵心損耗均忽略不計， 則三相交流異步電動機的轉矩方程如下:
式中: L r ， L m 分別為轉子自感和互感； p 是微分算子； i sq是定子電流在q 軸上的分量； rd 是轉子磁鏈在d 軸上的分量。
從式( 1) 可以看出， 異步電機的轉矩與定子電流矢量和轉子磁場以及夾角有關。因此， 要想控制轉矩， 必須先檢測和控制磁通。當dq 坐標系在同步旋轉磁場上且靜止坐標系中的各交流量轉化為旋轉坐標系中對應的直流量時， 使d 軸和轉子磁場方向重合， 可得到磁場定向控制方程如下:
式中:
為漏磁系數(shù)； r 為轉子時間常數(shù)。由式( 2) 可知， 檢測到定子電流的d 軸分量( 勵磁分量) 可觀測出轉子磁通幅值； 由式( 4) 可知， 當rd 恒定時， 只要控制定子電流的q 軸分量( 轉矩分量) ， 即可控制電磁轉矩。具體工作原理如下:
通過電流傳感器測量逆變器輸出的定子電流iA ，iB ， 經(jīng)過DSP 的A/ D 轉換器轉換成數(shù)字量， 并利用iC = - ( i A + i B ) 計算出i C。電流i A ， iB ， i C 通過Clarke 變換和Park 變換得到了dq 坐標系下的勵磁反饋電流i sd和轉矩反饋電流isq ， 與給定的勵磁電流i sd ref 和轉矩電流i sqref 的差通過PI 調(diào)節(jié)后， 再經(jīng)過Park 逆變換輸出!?
坐標下的電壓， DSP 利用該電壓生成三相逆變器所需的六路驅動信號。實時測量的電機轉速信號一方面用于與給定速度比較產(chǎn)生i sqref ， 另一方面進入電流位置磁鏈轉換模型求出磁鏈的位置， 并用于Clar ke 和Park 逆變換。
3. 2 程序流程圖
AT89S52 單片機控制系統(tǒng)上電后，首先通過鍵盤輸入接口輸入給定轉速， 單片機將給定轉速存儲在雙口RAM 中， 同時， 給定轉速通過單片機P0 口輸出到液晶顯示單元的驅動控制芯片SED1520，由SED1520 驅動OCMJ4X8B2 顯示轉速， 轉速的顯示范圍為0~ 9 999 r/ min， 然后通過鍵盤來確定是否要對相關變量采樣并存儲。該部分程序流程圖如圖4( a) 所示。
其次給TMS320LF2407A DSP 控制系統(tǒng)上電， 運行初始化程序完成初始狀態(tài)的設定( 包括對相關變量采樣數(shù)據(jù)存儲等) ， DSP 控制系統(tǒng)對電機轉速和電樞電流采樣， 與給定值進行比較， 若達到設定轉速， 則循環(huán)運行， 當給定轉速改變時， 進入中斷處理子程序。主程序流程圖和中斷處理子程序流程圖分別如圖4( b) 和圖4 ( c)所示。
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