感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的设计毕业论文(编辑修改稿)

感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

eL n dtpLsrLTTrT n i i n ie p p Lrs     式（ 213） 由式 (2 一 13)可知异步电动机的数学模型比较复杂，本质上因为异步电动机是高阶、非线性、多变量和强祸合的系统，我们希望通过坐标变换使之简化。 式 （ 2一 13)的异步电动机的数学模型是建立在三相静止 A、 B、 C 坐标系上的，现在把它变换到任意二相旋转 d、 q 坐标系上，比原来的模型简单。 ABCdq 12 图 徐州师范大学 本科生毕业设计 感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的设计 9 该电机模型已经由实践所证实，图。 其中 A、 B、 C为三相定子绕组轴线， d、 q 为等效两相电机模型轴线。 由此物理模型，可推导得到任意 速度旋转坐标系下异步电机的状态方程为： 电压方程式 (2 一 14): q1d1q22U R i p psd s sd sd sU R i p psq s sq sq sU R i p prd r rd rd rU R i p prq r rq rq rd          ———— 式（ 214） 磁链方程式 (2 一 15)： L i L isd s sd m rdL i L isq s sq m rqL i L ird r rd m sdL i L irq r rd m sq   式（ 215） 电磁转矩方程式 (2 一 16)： ()dT n i ie p sq s sd sq — 式（ 216） 机电运动方程式 (2 一 17)： JdTTeL n dtp 式（ 217） 将式（ 215）代入（ 214）式中，得： + k k m+k k m= + k r k r +k r k r rR L p L L p LUis s s msd sdL R L p L L psq sqs s s mL p L R L p Lrd rdm m r r mrq rqL L p L R L pm m r r                              —（ ） （ ）（ ） （ ） 式（ 218） 式中 =k p d、 q系统的旋转速度 当 =k1时为同步旋转 d、 q 系统；当 =0k 时为定 子静止坐标系统。 徐州师范大学 本科生毕业设计 感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的设计 10 =r p 转子旋转角速度 1 同步旋转角速度，即定子角频率 = = 2 k r 1p    （ ） 转差角速度 sR 定子电阻 sL 定子电感 rR 转子电阻 rL 转子电感 pn 极对数 mL 定转子互感 J 转动惯量 eT 电磁转矩 LT 负载转矩 p 微分算子 下标 s、 r 分别表示定子、转子侧的物理量。 从电机统一理论可知，在静止坐标系上的异步电动机的等值电路如图 所示。 i sR sL rLrisu sp rpmL rRrjrj 图 对于鼠笼式异步电机而言， Ur=0，为了方便下面对直接转矩控制的理论分析，现将α β定子坐标系下的鼠笼式异步电机数学模型改用复数空间向量的形式表示如下： =0 = j rd sU R is s s dtd rRir r rdt  式（ 219） 徐州师范大学 本科生毕业设计 感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的设计 11 = mL i L is s s r  式（ 220） = rL i L ir m s r  式（ 221） ( ) ( )T n i n i ie p s s p s s s s        式（ 222） 电压空间矢量 直接转矩控制一般采用三相二点式电压逆变器供电，如图 用 A B CSSS、 、表示上桥臂 3 个功率器件的开关状态， AS =1 表示 A 桥臂上边闭合，下边断开 , AS =O 则相反。 BCSS、 表示法与 AS 月相似。 因在任意时刻同一桥臂只能有一个开关元件导通，这就决定 A、 B、 C三相共有 8个开关状态，分别对应 8 个电压空间矢量。 0su s7— u ，其中 6 个非零电压矢量 1su s6— u ，和两个零电压矢量0su s u。 8 个电压矢量在复平面的空间分布如图 所示。 利用电压逆变器的开关特点，正确地选择电压空间矢量不断切换电压状态，使定子磁链逼近圆形，并通过零电压矢量的穿插调节来改变转差频率，从而控制电机的转矩，实现电机的磁链和转矩同时按要求快速变化。 2dcu2dcuNABCaUbUcUAS BS CSCSBSAS 图 徐州师范大学 本科生毕业设计 感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的设计 12 S 1S 2S 3S 4S 5S6( 1 0 0 )( 1 1 0 )( 0 1 0 )( 0 1 1 )( 0 0 1 )( 1 0 1 )1su2su3su4su5su6su 0 0 01 1 12()t 1()t 2()r t2()t1()t ()t1()r t 图 徐州师范大学 本科生毕业设计 感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的设计 13 3 DSP 芯片概述 DSP 芯片 的定义及分类。 数字信号处理是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴科学。 20世纪 60 年代至今，随着信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到了迅速的发展。 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩识别等处理以得到符合人们 需要的数字形式。 图 所示的是一个典型的数字信号处理系统框图。 抗 混 叠滤 波 器A \ D转 换 器数 字 信号 处 理器D \ A 转 换器平 滑 滤波 器X （ t ） X （ n ） Y （ n ）图 数字信号处理系统框图 图 中，输入信号可以是语音信号、传真信号，也可以是视频信号，还可以是传感器（如温度传感器）的输出信号。 输入信号经过带限滤波后，通过 A\D转换器将模拟信号转换成数字信号。 根据采样定理，采样频率至少是输入带限信号最高频率的 2 倍，在实际应用中一般为 4 倍以上。 数字信号处理一般是用 DSP芯片和在其上运行的实时处理软件对输入数字信号按照一定的算法进行处理，然后将处 理后的信号输出给 D\A 转换器，经 D\A 转换、内插和平滑滤波后得到连续的模拟信号。 DSP 是指用于进行数字信号处理的可编程微处理器，人们常用 DSP 一词来指通用数字信号处理器。 DSP 芯片的结构特点 ※ 改进的哈弗结构 ※ 多总线结构 ※ 流水线技术 ※ 多处理单元 ※ 特殊的 DSP 指令 ※ 指令周期短 徐州师范大学 本科生毕业设计 感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的设计 14 ※ 运算精度高 ※ 丰富的外设 ※ 功耗低 DSP 特殊的内部结构、强大的信息处理能力、及较高的运行速度，是 DSP最重要的特点。 DSP 是高性能系统的核心，它接收模拟信号（如光和声），将它们转化 成数字信号，实时地对大量数据进行数字技术处理。 这种实时能力使 DSP在声音处理、图像处理等不允许时间延迟的领域的应用十分理想，成为全球 70%数字电话的“心脏”，同时 DSP 在网络领域也有广泛的应用。 DSP 芯片的分类 D S P 芯 片 的 分 类按 数 据 格 式 分 按 用 途 分定 点 D S P 浮 点 D S P 通 用 型 D S P 专 用 型 D S PT M S 3 2 0C 2 X X\ C 5 4 X X\ C 6 2 X XT M S 3 2 0C 3 X X\ C 4 X XC 8 X XT I 公 司 的 一些 列 芯 片M o t o r o l a 的D S P 芯 片5 6 2 0 0Z o r a n 的Z R 3 4 8 8 1I n m o s 的I M S A 1 0 0 图 DSP芯片的分类 徐州师范大学 本科生毕业设计 感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的设计 15 DSP 芯片的发展历程 在 DSP 芯片出现之前，数字信号处理只能依靠通用微处理器（ MPU）完成，但 MPU 较低的处理速度却无法满足系统高速实时的要求。 直到 20世纪 70 年代，才有人提出了 DSP理论和算法基础。 那时的 DSP仅仅停留在教科书上，即便是研制出来的 DSP系统也是用分立元件组成的，其应用领域仅限于军事、航空航天部门。 世界上第一片单片 DSP 芯片是 1978 年 AMI 公司宣布的 S2811，在这之后，最成功的 DSP芯片当数 TI 公司 1982 年推出的 DSP 芯片。 这种 DSP 器件采用微米工艺、 NMOS 技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比 MPU 快几十倍，尤其在语音合成，编解码器中得到了广泛应用。 DSP 芯片的问世，使 DSP 应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步至 20 世纪 80 年代中期，随着 CMOS 技术的进步与发展，第二 代基于 CMOS 工艺的 DSP 应运而生，其运算速度和存储容量都得到了成倍的提高，成为语音处理和图像处理技术的基础。 20世纪 80 年达后期，第三代 DSP 芯片问世，运算速度进一步提高，应用范围逐步扩大到通信和计算机领域。 20 世纪 90年代 DSP 发展最快，相继出现了第四代和第五代 DSP。 第五代产品与第四代产品相比，系统集成度更高，将 DSP 芯核及外围元件综合集成在单一芯片上，这种集成度极高的 DSP 芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透生活的各个方面，并逐渐成为电子产品更新换代的决定性因素。 目前对DSP 爆炸性需求的 时代已经来临，前景十分广阔。 现在世界上的 DSP 芯片有 300多种，生产 DSP 的公司有 80多家，主要厂家有 TI 公司、 AD 公司、 Lucent 公司、Motorola 公司和 LSI Logic 公司。 TI公司作为 DSP 生产商的代表，生产的品种很多，大约占市场份额的 60%。 DSP 芯片的应用 DSP 芯片的应用几乎已遍及电子与信息的每一个领域，常见的典型应用如下： ※ 通用数字信号处理：数字滤波、卷积、相关、 FFT、希尔伯特变换、自适应滤波、窗函数和谱分析等。 徐州师范大学 本科生毕业设计 感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的设计 16 ※ 语音识别与处理：语音识别、合成、矢量编码、语音 鉴别和语音信箱等。 ※ 图纸 /图像处理：二维 /三维图形变换处理、模式识别、图像鉴别、图像增强、动画、电子地图和机器人视觉等。 ※ 仪器仪表。