三相異步電機雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計

其中，給定速度由鍵盤輸入接口電路輸入AT89S52單片機控制系統(tǒng)，速度PI調(diào)節(jié)、電流PI調(diào)節(jié)、磁場位置角和轉(zhuǎn)速反饋量的計算由TMS320 LF2407A計算實現(xiàn)。測得的電機轉(zhuǎn)速通過AT89S52控制系統(tǒng)輸出到液晶顯示單元上實時顯示。
假設(shè)電機定轉(zhuǎn)子三相繞組完全對稱；定轉(zhuǎn)子表面光滑，無齒槽效應(yīng)，定轉(zhuǎn)子每相氣隙磁動勢在空間呈正弦分布；磁飽和、渦流及鐵心損耗均忽略不計，則三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)矩方程如下：

式中：Lr，Lm分別為轉(zhuǎn)子自感和互感；p是微分算子；isq是定子電流在q軸上的分量；ψrd是轉(zhuǎn)子磁鏈在d軸上的分量。
從式(1)可以看出，異步電機的轉(zhuǎn)矩與定子電流矢量和轉(zhuǎn)子磁場以及夾角有關(guān)。因此，要想控制轉(zhuǎn)矩，必須先檢測和控制磁通。當(dāng)dq坐標(biāo)系在同步旋轉(zhuǎn)磁場上且靜止坐標(biāo)系中的各交流量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中對應(yīng)的直流量時，使d軸和轉(zhuǎn)子磁場方向重合，可得到磁場定向控制方程如下：

由式(2)可知，檢測到定子電流的d軸分量(勵磁分量)可觀測出轉(zhuǎn)子磁通幅值；由式(4)可知，當(dāng)ψrd恒定時，只要控制定子電流的q軸分量(轉(zhuǎn)矩分量)，即可控制電磁轉(zhuǎn)矩。具體工作原理如下：
通過電流傳感器測量逆變器輸出的定子電流iA，iB，經(jīng)過DSP的A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并利用ic=-(iA+iB)計算出ic。電流iA，iB，iC通過Clarke變換和Park變換得到了dq坐標(biāo)系下的勵磁反饋電流isd和轉(zhuǎn)矩反饋電流isq，與給定的勵磁電流isdref和轉(zhuǎn)矩電流isqref的差通過PI調(diào)節(jié)后，再經(jīng)過Park逆變換輸出αβ坐標(biāo)下的電壓，DSP利用該電壓生成三相逆變器所需的六路驅(qū)動信號。實時測量的電機轉(zhuǎn)速信號一方面用于與給定速度比較產(chǎn)生isqref，另一方面進(jìn)入電流一位置磁鏈轉(zhuǎn)換模型求出磁鏈的位置，并用于Clarke和Park逆變換。
3．2 程序流程圖
AT89S52單片機控制系統(tǒng)上電后，首先通過鍵盤輸入接口輸入給定轉(zhuǎn)速，單片機將給定轉(zhuǎn)速存儲在雙口RAM中，同時，給定轉(zhuǎn)速通過單片機P0口輸出到液晶顯示單元的驅(qū)動控制芯片SED1520，由SED1520驅(qū)動OCMJ4X8B-2顯示轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速的顯示范圍為O～9 999 r／min，然后通過鍵盤來確定是否要對相關(guān)變量采樣并存儲。該部分程序流程圖如圖4(a)所示。

其次給TMS320LF2407A DSP控制系統(tǒng)上電，運行初始化程序完成初始狀態(tài)的設(shè)定(包括對相關(guān)變量采樣數(shù)據(jù)存儲等)，DSP控制系統(tǒng)對電機轉(zhuǎn)速和電樞電流采樣，與給定值進(jìn)行比較，若達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速，則循環(huán)運行，當(dāng)給定轉(zhuǎn)速改變時，進(jìn)入中斷處理子程序。主程序流程圖和中斷處理子程序流程圖分別如圖4(b)和圖4(c)所示。