專利名稱：一種基于dsp的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及交流調(diào)速傳動控制技術領域，具體地，涉及一種基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。
背景技術：
在交流調(diào)速傳動控制技術領域，直接轉(zhuǎn)矩控制(Direct Torque Control,簡稱DTC)技術，是在上個世紀80年代發(fā)展起來，它是繼矢量控制技術之后，一種新型高性能的交流調(diào)速傳動的控制技術。直接轉(zhuǎn)矩控制技術，是在定子坐標系下計算和控制交流電機的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場定向控制，直接對逆變器的開關狀態(tài)進行最佳的控制。它以其簡單明了的結構，轉(zhuǎn)矩響應速度快，對參數(shù)變化魯棒性強的優(yōu)點，受到了廣泛的關注。但是，直接轉(zhuǎn)矩控制的主要缺點·是在低速時電機轉(zhuǎn)矩脈動大。在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在電機轉(zhuǎn)矩脈動大、穩(wěn)定性差和可靠性低等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)矩脈動小、穩(wěn)定性好和可靠性高的優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，包括依次連接的交流電源、電源處理單元和交流異步電動機，與所述電源處理單元連接的信號檢測及處理單元，與所述信號檢測及處理單元連接的DSP控制器，分別與所述DSP控制器連接的人機交互單元和上位機，以及電連接在所述交流異步電動機與DSP控制器之間的編碼器。進一步地,所述電源處理單元,包括依次電連接在所述交流電源與交流異步電動機之間的整流濾波電路和逆變電路。進一步地，所述逆變電路包括智能功率模塊。進一步地，所述信號檢測及處理單元，包括電連接在所述整流濾波電路的輸出端與DSP控制器的ADC接口之間的直流電壓檢測電路，電連接在所述逆變電路的輸出端與DSP控制器的ADC接口之間的電流檢測電路，以及連接在所述逆變電路的控制端與DSP控制器的PWM接口之間的PWM信號處理模塊。進一步地，所述PWM信號處理模塊，包括依次連接在所述逆變電路的控制端與DSP控制器的PWM接口之間的PWM脈沖信號控制電路和信號隔離電路。進一步地，所述DSP控制器的型號為TMS320LF2407。進一步地，所述人機交互單元，包括與DSP控制器的SPI接口電連接的鍵盤及顯示電路。進一步地，所述上位機，包括分別與DSP控制器的JTAG仿真接口和SCI接口電連接的PC。進一步地，所述編碼器，包括電連接在交流異步電動機的輸出端與DSP控制器的QEP接口之間的光電編碼器。本實用新型各實施例的基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，由于包括依次連接的交流電源、電源處理單元和交流異步電動機，與電源處理單元連接的信號檢測及處理單元，與信號檢測及處 理單元連接的DSP控制器，分別與DSP控制器連接的人機交互單元和上位機，以及電連接在交流異步電動機與DSP控制器之間的編碼器；可以通過DSP控制器形成數(shù)字控制系統(tǒng)，解決低速時電機轉(zhuǎn)矩脈動大的問題；從而可以克服現(xiàn)有技術中電機轉(zhuǎn)矩脈動大、穩(wěn)定性差和可靠性低的缺陷，以實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)矩脈動小、穩(wěn)定性好和可靠性高的優(yōu)點。本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖I為本實用新型基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的工作原理示意圖。結合附圖，本實用新型實施例中附圖標記如下I-交流電源(AC) ；2-整流濾波電路；3_逆變電路；4_交流異步電動機；5_DSP控制器；501-串行外設接口(SPI);502-JTAG仿真接口 ；503_串行通訊接口(SCI);504_PWM接口 ；505-ADC接口 ；506-QEP接口 ；6_直流電壓檢測電路；7_電流檢測電路；8_PWM脈沖信號控制電路；9_信號隔離電路；10-光電編碼器；11-鍵盤及顯示電路；12_上位機。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。根據(jù)本實用新型實施例，提供了一種基于DSP的交流異步電動機4直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。如圖I所示，本實施例包括依次連接的交流電源I、電源處理單元和交流異步電動機4，與電源處理單元連接的信號檢測及處理單元，與信號檢測及處理單元連接的DSP控制器
5,分別與數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing,簡稱DSP)控制器連接的人機交互單元和上位機12，以及電連接在交流異步電動機(M) 4與DSP控制器5之間的編碼器。這里，DSP控制器5的型號為TMS320LF2407，型號為TMS320LF2407的DSP控制器5,包括串行外設接P (Serial Peripheral Interface,簡稱SPI) 501、聯(lián)合測試行為組織(Joint Test Action Group,簡稱 JTAG)仿真接口 502、串行通訊接口(SerialCommunication Interface，簡稱SCI )503、與DSP控制器5內(nèi)部的PWM發(fā)生模塊連接的PWM接口 504、與DSP控制器5內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)連接的ADC接口 505，以及與DSP控制器5內(nèi)部得正交編碼脈沖電路(Quadrature Encoder Pulse,簡稱QEP)連接的QEP接口 506。[0025]其中，上述電源處理單元，包括依次電連接在交流電源I與交流異步電動機4之間的整流濾波電路2和逆變電路3，逆變電路3包括智能功率模塊(Intelligent PowerModule，簡稱IPM)。上述信號檢測及處理單元，包括電連接在整流濾波電路2的輸出端與DSP控制器5的ADC接口 505之間的直流電壓檢測電路6，電連接在逆變電路3的輸出端與DSP控制器5的ADC接口 505之間的電流檢測電路7，以及連接在逆變電路3的控制端與DSP控制器5的PWM接口 504之間的PWM信號處理模塊；PWM信號處理模塊，包括依次連接在逆變電路3的控制端與DSP控制器5的PWM接口 504之間的PWM脈沖信號控制電路8和信號隔離電路9。優(yōu)選地，上述人機交互單元，包括與DSP控制器5的SPI接口電連接的鍵盤及顯示電路11 ;上位機12，包括分別與DSP控制器5的JTAG仿真接口 502和SCI接口電連接的PC，上位機12將在線仿真和測試的結果，由JTAG仿真接口 502502送到型號為TMS320LF2407的DSP控制器5 ;編碼器，包括電連接在交流異步電動機4的輸出端與DSP控制器5的QEP接口 506之間的光電編碼器10。具體實施時,如圖I所示,上述實施例的基于DSP的交流異步電動機4直接轉(zhuǎn)矩控 制系統(tǒng)，可以由交流電源I、整流濾波電路2、逆變模塊(如IPM)、交流異步電動機4、型號為TMS320LF2407的DSP控制器5、直流電壓檢測電路6、電流檢測電路7、PWM信號處理模塊、信號隔離電路9、光電編碼器10、鍵盤及顯示電路11、以及上位機12 (如PC)組成。型號為TMS320LF2407的DSP控制器5包括串行外設接口(SPI) 501、JTAG仿真接口 502、串行通訊接口(SCI) 503、PWM發(fā)生模塊、ADC接口 505和QEP接口 506。交流電源I連接整流濾波電路2，整流濾波電路2分別連接逆變電路3 (如IPM)和直流電壓檢測電路6，其中逆變電路3(如IPM)分別連接交流異步電動機(M) 4和電流檢測電路7，電流檢測電路7連接ADC接口505，直流電壓檢測電路6連接ADC接口 505，上位機12 (如PC)連接型號為TMS320LF2407的DSP控制器5，型號為TMS320LF2407的DSP控制器5連接信號隔離電路9，信號隔離電路9連接PWM信號處理模塊，PWM信號處理模塊連接逆變逆變電路3 (如IPM)，逆變電路3(如IPM)連接交流異步電動機(M) 4，型號為TMS320LF2407的DSP控制器5經(jīng)串行通訊接口(SCI) 503連接上位機12 (如PC)、串行外設接口(SPI) 501連接鍵盤及顯示電路11、PWM發(fā)生模塊連接信號隔離電路9，交流異步電動機(M)4連接光電編碼器10，光電編碼器10連接型號為TMS320LF2407的DSP控制器5，鍵盤及顯示電路11連接到型號為TMS320LF2407的DSP控制器5的串行外設接口(SPI) 501，逆變電路3 (如IPM)連接PWM信號處理模塊，PWM信號處理模塊連接信號隔離電路9，信號隔離電路9連接到型號為TMS320LF2407的DSP控制器5的PWM發(fā)生模塊。上位機12 (如PC)將在線仿真和測試的結果由JTAG仿真接口502送到型號為TMS320LF2407的DSP控制器5。交流電源I連接整流濾波電路2，整流濾波電路2分別連接逆變電路3 (如IPM)和直流電壓檢測電路6，其中逆變電路3 (如IPM)分別連接交流異步電動機(M) 4和電流檢測電路7，電流檢測電路7連接ADC接口 505，直流電壓檢測電路6連接ADC接口 505，即逆變電路3 (如IPM)與電流檢測電路7串聯(lián)，二者再與直流電壓檢測電路6并聯(lián)，電流檢測電路7與直流電壓檢測電路6再將檢測的結果送到ADC接口 505。上位機12 (如PC)發(fā)出的輸入信號由串行通訊接口(SCI) 503，送到型號為TMS320LF2407的DSP控制器5，型號為TMS320LF2407的DSP控制器5將其轉(zhuǎn)換為PWM輸出，經(jīng)脈沖調(diào)制控制器驅(qū)動放大后送到信號隔離電路9，信號隔離電路9連接PWM信號處理模塊，PWM信號處理模塊連接逆變逆變電路3 (如IPM)，逆變電路3 (如IPM)的輸出信號接到交流異步電動機(M)4。交流異步電動機(M)4連接光電編碼器10，光電編碼器10檢測交流異步電動機(M) 4的轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)角，將交流異步電動機(M) 4的輸出情況通過QEP接口 506反饋回型號為TMS320LF2407的DSP控制器5。上述實施例的基于DSP的交流異步電動機4直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，還具有如下優(yōu)
占-
^ \\\ ·⑴電路設計簡單，成本低，可靠性高，所需的外圍電路也能得到很大的簡化，系統(tǒng)成本降低，并具有很高的可靠性，可以在電機的全數(shù)字控制中得到廣泛的應用；⑵易于實施，投入不高，有利于推廣實施?！0031]最后應說明的是以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的交流電源、電源處理單元和交流異步電動機，與所述電源處理單元連接的信號檢測及處理單元，與所述信號檢測及處理單元連接的DSP控制器，分別與所述DSP控制器連接的人機交互單元和上位機，以及電連接在所述交流異步電動機與DSP控制器之間的編碼器。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電源處理單元，包括依次電連接在所述交流電源與交流異步電動機之間的整流濾波電路和逆變電路。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變電路包括智能功率模塊。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信號檢測及處理單元，包括電連接在所述整流濾波電路的輸出端與DSP控制器的ADC接口之間的直流電壓檢測電路，電連接在所述逆變電路的輸出端與DSP控制器的ADC接口之間的電流檢測電路，以及連接在所述逆變電路的控制端與DSP控制器的PWM接口之間的PWM信號處理模塊。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于，所述PWM信號處理模塊，包括依次連接在所述逆變電路的控制端與DSP控制器的PWM接口之間的PWM脈沖信號控制電路和信號隔離電路。
6.根據(jù)權利要求I所述的基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP控制器的型號為TMS320LF2407。
7.根據(jù)權利要求I所述的基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于，所述人機交互單元，包括與DSP控制器的SPI接口電連接的鍵盤及顯示電路。
8.根據(jù)權利要求I所述的基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機，包括分別與DSP控制器的JTAG仿真接口和SCI接口電連接的PC。
9.根據(jù)權利要求I所述的基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器，包括電連接在交流異步電動機的輸出端與DSP控制器的QEP接口之間的光電編碼器。
專利摘要本實用新型公開了一種基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，包括依次連接的交流電源、電源處理單元和交流異步電動機，與所述電源處理單元連接的信號檢測及處理單元，與所述信號檢測及處理單元連接的DSP控制器，分別與所述DSP控制器連接的人機交互單元和上位機，以及電連接在所述交流異步電動機與DSP控制器之間的編碼器。本實用新型所述基于DSP的交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，可以克服現(xiàn)有技術中電機轉(zhuǎn)矩脈動大、穩(wěn)定性差和可靠性低等缺陷，以實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)矩脈動小、穩(wěn)定性好和可靠性高的優(yōu)點。
文檔編號H02P23/04GK202721644SQ20122043060
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權日2012年8月28日
發(fā)明者戴偉, 郭亮, 陳芳, 何艷榮, 李保鵬 申請人:新疆希望電子有限公司