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目录
第一章 绪论 .. 1
1.1 交流电动机调速技术的发展 .. 1
1.1.1 电力电子器件的发展 1
1.1.2 数字信号处理器的发展 .. 2
1.1.3 脉宽调制技术 2
1.2 变频器的发展与现状 .. 3
1.3 直接转矩控制技术概述 . 4
1.4 研究内容 . 5
第二章 直接转矩控制理论基础 . 7
2.1 异步电动机动态数学模型 7
2.2 电压空间矢量的定义 10
2.3 逆变器开关状态和基本电压矢量 . 11
2.4 直接转矩控制系统 . 14
2.4.1 直接转矩控制系统原理及组成 14
2.4.2 定子磁链估算及控制 . 15
2.4.3 电磁转矩估算及控制 . 17
2.4.4 开关选择表 .. 19
2.5 转速估算 .. 21
2.6 本章小结 .. 22
第三章 变频器硬件设计 .. 23
3.1 控制系统主电路设计 23
3.2 系统控制电路设计 . 25
3.2.1 DSP 控制器简介 . 25
3.2.2 电压检测及调理电路 . 26
3.2.3 电流检测及调理电路 . 27
3.2.4 隔离驱动电路 . 28
3.3 本章小结 .. 29
第四章 变频器软件设计 .. 30
4.1 软件开发工具介绍 . 30
4.2 软件设计任务 30
4.3 主程序设计 . 31
4.4 中断程序设计 31
4.4.1 电压与电流信号采样及转换 . 32
4.4.2 磁链和转矩计算 34
4.4.3 扇区判断及开关表确定 35
4.4.4 更新PWM输出波形 .. 36
4.4.5 转速估算及调节 37
4.5 本章小结 .. 40
第五章 实验测试结果 . 41
5.1 系统仿真模型 41
5.1.1 仿真结果 44
5.2 软硬件环境 . 47
5.3 硬件电路测试 50
5.3.1 隔离驱动电路测试 .. 50
5.3.2 电压检测电路测试 .. 51
5.3.3 电流检测电路测试 .. 52
5.4 系统整体调试 54
结论 .. 55
致谢 .. 56
参考文献 . 57
1.1 交流电动机调速技术的发展 由交流异步电动机的转速公式1 60(1 s)pfnn， 可知， 交流异步电动机的转速调节方法主要有：变极对数p n调速、变转差率调速以及变频调速这三种。受科学技术发展的影响，交流异步电动机调速技术在发展中存在很多得不到很好解决的问题，也因此限制了交流异步电动机的广泛使用。20世纪 60年代之后，为满足工业发展需求和节约能源的要求，世界各国加大了在交流调速控制系统上的研究与投入，70年代之后，伴随着电力电子技术和高性能的微控制器的快速发展， 交流异步电动机的调速技术和调速性能得到了飞速发展和提高， 从最开始的基于交流电动机稳态数学模型的恒压频比（U/F）控制及转差频率控制发展到了基于交流异步电动机动态数学模型的矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC） 。矢量控制技术经过多年的发展，已经得到了广泛地应用，在变频器市场上，已有很多是基于矢量控制设计的变频器。直接转矩控制技术也因其具有很多优点，一经提出就得到了各国学者的广泛关注和一度成为研究的重点[1]。 1.1.1 电力电子器件的发展 从 1958 年美国通用电气公司研制出第一个普通晶闸管开始，半导体器件也由小功率应用领域进入大功率应用领域，由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快取代旋转变流机组和静止变流器， 电能变换和控制开始进入以电力半导体器件为基础组成的变流器时代， 标志着电力电子技术的诞生[2]。 20世纪， GTO、 BJT 及Power-MOSFET等全控型器件发展迅速，从一定程度上促使电力电子技术进入了一个新的发展阶段。80年代后期，出现了绝缘栅极双极型晶体管，其优越的性能，使之成为了现代电力电子技术的主导器件，为高性能交流调速系统的更深一步研究奠定了扎实的基础[3]。