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基本信息

项目名称:
基于TMS320F2812DSP的多相交流电机控制平台设计
小类:
机械与控制
简介:
现有的电机控制平台大多是针对常规三相电机的控制平台。引入以TI公司的TMS320F2812DSP为控制核心,利用其带有双事件管理器的特点,配以适当的外围器件,设计了多相交流电机控制平台。该平台可输出多达十二路的PWM脉冲,既可实现常规三相电机的控制,又可实现非常规多相电机的有效控制,通用性强,可提高电机控制系统的可靠性。
详细介绍:
近年来,由于大规模集成电路的快速发展、功率电子器件的进步以及先进控制算法的实现,复杂的控制方法可以在以微处理器或数字信号处理器为基础的硬件系统上采用软件实现,使得性能优良的无级变速交流电机控制系统得以实现,并广泛应用于工业、商业、航空、军事等领域。 要获得高性能的交流电机控制系统,必须借助于先进的控制算法(如空间矢量控制、直接转矩控制等)和实现这些控制算法的硬件平台,数字信号处理器为高性能控制算法的实现提供了良好的硬件平台。 TMS320F2812是TI公司C2000平台上的新成员,是专门针对电机控制领域的特殊要求设计生产的DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)芯片,芯片内部集成了多种功能强大的外设模块,特别是带有双事件管理器,除可对常规的三相电机进行控制外,还可对多相电机、多个电机或逆变器进行控制。 利用TMS320F2812带有双事件管理器的特点,我们提出以TMS320F2812为控制核心,加上外围辅助电路,设计多相电机通用控制平台。在该平台上通过软件运行可以实现最先进的控制算法,如空间矢量控制、直接转矩控制等,并输出多达十二路的PWM脉冲,可实现对非常规三相电机,如五相电机的逆变桥控制;而若常规电机的三相逆变桥发生故障,采用备份的三相逆变桥控制时,该控制平台输出的PWM脉冲完全可以满足对备份三相逆变桥的控制要求,实现多达六路逆变桥臂的控制。无论是多相电机,还是采用双备份的三相逆变桥控制的三相电机,都可以大大提高电机控制系统的可靠性。

作品图片

  • 基于TMS320F2812DSP的多相交流电机控制平台设计
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

多相交流电机控制平台的设计目的: 1. 实现对常规三相交流电机中逆变桥的快速、有效与高精度控制,获得性能优良的电机控制系统。 2. 实现对非常规三相电机(如五相电机控制系统)中逆变桥控制,或实现对具有故障容错能力的采用双备份三相逆变桥(即具有六路逆变桥臂)的电机系统的控制,提高电机控制系统的可靠性。 基本思路: TMS320F2812DSP处理器是美国TI公司专门针对电机控制领域的特殊要求设计生产的高性能定点32位数字信号处理器,内部集成了多种功能强大的外设模块,特别是带有双事件管理器,除可对常规的三相电机进行控制外,还可对多相电机、多个电机的逆变器进行控制。通过对TMS320F2812DSP进行合理的外围硬件电路设计和软件处理,设计一个具有一定扩展能力的多相交流电机通用控制平台,在改进或者更换了少量外围电路后,通过对软件的调整,实现对多种交流电机的控制。 创新点: 1. 设计的控制平台是具有一定扩展能力的通用电机控制平台,使研究人员能够更加专注地进行控制策略的研究。 2.可实现对多相电机的控制,提高电机控制系统的可靠性。 技术关键和主要技术指标: 以TMS320F2812为控制核心,加上外围辅助电路,设计一个输出多达十二路PWM脉冲的电机控制平台,根据所控制电机的相数选用输出的PWM脉冲路数,实现对多种交流电机的有效控制。

科学性、先进性

现有的电机控制平台大多是针对常规三相电机的控制平台。引入以TI公司的TMS320F2812DSP为控制核心,利用其带有双事件管理器的特点,配以适当的外围器件,设计了多相交流电机控制平台。该平台可输出多达十二路的PWM脉冲,既可实现常规三相电机的控制,又可实现非常规多相电机的有效控制,通用性强,可提高电机控制系统的可靠性。

获奖情况及鉴定结果

获盐城工学院第十五届科技文化艺术节“挑战杯”课外学术科技作品竞赛一等奖

作品所处阶段

A实验室阶段

技术转让方式

作品可展示的形式

□实物、产品 □现场演示 □图片

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

使用方法:根据不同的电机控制对象(三相还是多相),配以相应的驱动电路,实现对不同电机的控制。 本作品既可作为实现先进的交流电机控制策略(如直接转矩控制、矢量控制)的平台,在变频调速、发电等场合广泛使用,又可作为需要有容错功能的高可靠性场合的电机控制平台,具有广阔的应用范围,投入使用将会为用户带来良好的经济效益。

同类课题研究水平概述

随着电力电子技术、电机控制理论和微控制器的不断发展,采用高性能控制策略的现代交流电机控制系统在国民经济的许多领域得到了广泛应用。建立以DSP为控制核心的通用电机控制开发平台,不仅可以大大减小电机系统体积,还可以实现复杂的实时控制,提高系统性能,对于研究高性能电机控制策略更是具有重要意义。 目前,在不涉及复杂计算的电机控制场合,单片机由于成本低廉、软硬件资源丰富、易于开发,仍然占据主要位置,应用较多的有8051系列单片机。然而随着控制性能要求的提高出现了许多复杂而先进的控制算法,如异步电动机的矢量控制策略和直接转矩控制策略,现代控制理论所提出的人工神经网络控制等算法则更加复杂。现代电力电子与电机构成的控制系统是一个实时控制系统,为了保证高性能,往往需要将控制周期缩短到几百微秒甚至几十微秒之内,单片机的运算速度已经无法满足要求,必须采用更加适合于实时信号处理的DSP (Digital Signal Processor,数字信号处理器)芯片。 TMS320F2812是TI公司C2000平台上的新成员,在2004年左右才被推出,是专门针对电机控制领域的特殊要求设计生产的DSP芯片。芯片内部集成了多种功能强大的外设模块,特别是带有双事件管理器,可输出多达12路PWM脉冲。但目前国内外研究人员用它来做电机控制平台大多还是控制的三相交流电机,针对多相电机的控制平台很少。
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