空間矢量優化算法控制的異步電機變頻調速器

湖南鐵道職業技術學院　王　勇

中車株洲電力機車有限公　王梨英

0　引言

在農村和山區等環境惡劣的地區，水位下降的比較厲害，水井較深，抽水水泵在當地的抽水深度遠遠達不到工作要求，另外，偏遠山區地點的供電一般只有單相電，電機運行效率低，因此，對于通過使用變頻器，生成三相電驅動的需求日益增加，本文采用嵌入式系統設計了一款異步電機變頻調速器，用以解決這些問題。

1　整體設計方案

整體的設計方案如圖1所示。采用DSP作為硬件的主平臺，通過DSP產生的PWM信號驅動智能功率模塊帶動三相異步電動機工作，將直流電壓逆變成三相空間矢量電壓。

通過上位機配置參數和進行操作命令的發送接收，以及相關參數的顯示等。

2　硬件設計

其硬件系統的結構圖如圖2所示，主控電路采用TMS320F28035構成，主要包含整流橋電路、光電隔離電路、IGBT驅動模塊、按鍵和顯示電路以及受控的三相異步電機模塊。此外，所有的參數設置部分都由通過DSP的SCI與上位機進行連接。

3　系統軟件設計

系統的主框架如圖3所示。運行的主要流程如下：

圖1　系統整體方案

圖2　硬件電路結構圖

圖3　主框架流程圖

圖4　智能變頻流程

（1）系統初始化： EPWM和ADC模塊處于閉鎖狀態，電動機靜止。

（2）將USB轉232串口連接好電腦，打開ExMainWindow.exe，設置好串口參數，單擊“配置下發”鍵。

（3）SCI中斷程序將根據不同的包頭標志解包，將參數配置進全局參數組，EPWM初始化，ADC根據指令決定是否初始化，系統進入等待運行的狀態。

（4）點擊“開機”，電機啟動。

變頻模塊采用恒功率控制策略，恒轉矩啟動，在運行狀態下，電機實時的各項參數都需要進行監控，然后在平穩運行過程中慢慢對電機進行加速。其具體的控制框圖如圖4所示。

4　結論

通過實驗驗證，電機能夠平穩啟動，運行狀態下除了電機本身的固有噪聲，其他并無明顯噪聲，運行狀態良好，在算法上，期待智能變頻優化算法的改進，能更好的運用到電機變頻調速器的研究中。

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