空間矢量優(yōu)化算法控制的異步電機變頻調速器

湖南鐵道職業(yè)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(qū)等環(huán)境惡劣的地區(qū)，水位下降的比較厲害，水井較深，抽水水泵在當?shù)氐某樗疃冗h遠達不到工作要求，另外，偏遠山區(qū)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(tǒng)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(shù)和進行操作命令的發(fā)送接收，以及相關參數(shù)的顯示等。

2　硬件設計

其硬件系統(tǒng)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(shù)設置部分都由通過DSP的SCI與上位機進行連接。

3　系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)的主框架如圖3所示。運行的主要流程如下：

圖1　系統(tǒng)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(tǒng)初始化： EPWM和ADC模塊處于閉鎖狀態(tài)，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(shù)，單擊“配置下發(fā)”鍵。

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

（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(tài)下，電機實時的各項參數(shù)都需要進行監(jiān)控，然后在平穩(wěn)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(wěn)啟動，運行狀態(tài)下除了電機本身的固有噪聲，其他并無明顯噪聲，運行狀態(tài)良好，在算法上，期待智能變頻優(yōu)化算法的改進，能更好的運用到電機變頻調速器的研究中。

[1]丁弘毅,焦瑋瑋,王效亮,劉山.基于空間矢量算法的雙電機高可靠大功率伺服機構研究[J].導彈與航天運載技術,2017,2:53-56.

[2]王成元,夏加寬,孫宜標.現(xiàn)代電機控制技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010:,166-167.

[3]楊圣蓉,王劍平,等.基于SVPWM 的異步電機矢量控制及調節(jié)器設計實現(xiàn)[J].電氣自動化,2015,37(1):17-20.

[4]喻涵,信釗煒,陳苗.永磁同步電機矢量控制的兩種控制策略研究[J].工業(yè)控制計算機,2015,28(2):129-132.

[5]朱顯輝,等.PWM 驅動電機可靠性研究發(fā)展及展望[J].哈爾濱理工大學學報,2014,19(4):22-26.