通用型交流调速装置控制器的设计与实现
摘要
本文设计了以TMS320F240 DSP为核心的通用型变频器的控制电路，针对现有变频器产品所具有的功能，并结合自身的硬件设计，编制了实用化的程序，实现了通用型变频器的基本功能，辅助功能和特殊功能，形成了完整的样机，并对其进行了测试。实验证明硬件电路可靠，程序运行良好。适应变频器网络化的需要，设计了基于DSP的SCI模块的通讯程序，实现了上位机(PC机)对本地变频器的远程监控，为现场总线的应用做好了硬件和软件的基础。针对原有的控制面板模式的弊端，设计了基于SPI模块通讯的新的控制面板模式。同时，课题中还分析了死区时间对交流调速系统的影响，分析了两种比较实用的死区时间补偿方案的机理，并对其进行试验对比和综合分析，最后确定了比较好的死区补偿的方法，实验证明了该方法的优越性。
The control circuit of the general inverter based on the TMS320F240 DSP was designed in this paper. Aiming at function of the present general inverter and combining with the hardware design, the practicable program was compiled to realize the basic, assistant and special function of the general inverter. A prototype was made and tested, and the result indicated that the circuit is credible and the program run well. To adapt to the requirement of the network of the inverter, the communication program was designed based on the SCI module of the TMS320F240, so that the PC can supervise the local inverter in a long distance. This design made up the application basis of the fieldbus. To avoid the disadvantage of the sometime panel, the new panel was designed in this paper based on the SP1 module.
Also, the effect of the dead time to the inverter system was lucubrated, and two practicable schemes of the dead time compensation mechanism was analyzed. The experiment was carried out. Through the comparison and the analysis, the best way to compensate the dead time was given .
The control circuit of the general inverter based on the TMS320F240 DSP was designed in this paper. Aiming at function of the present general inverter and combining with the hardware design, the practicable program was compiled to realize the basic, assistant and special function of the general inverter. A prototype was made and tested, and the result indicated that the circuit is credible and the program run well. To adapt to the requirement of the network of the inverter, the communication program was designed based on the SCI module of the TMS320F240, so that the PC can supervise the local inverter in a long distance. This design made up the application basis of the fieldbus. To avoid the disadvantage of the sometime panel, the new panel was designed in this paper based on the SP1 module.
Also, the effect of the dead time to the inverter system was lucubrated, and two practicable schemes of the dead time compensation mechanism was analyzed. The experiment was carried out. Through the comparison and the analysis, the best way to compensate the dead time was given .
引文
[1] B.K.博斯．电力电子学与变频传动．徐州：中国矿业大学出版社，1999．9
[2] 王耀德．变频器及相关电机的技术发展．电气传动自动化，21(1)，1999．2：3-7．
[3] 三菱电机．第三代IGBT和智能功率模块应用手册．
[4] 黄俊，王兆安．电力电子变流技术．北京：机械工业出版社，1996．10．
[5] TI.TMS320C240X DSP Controllers Peripheral Library and Specitic Devices. 2000.
[6] TI.TMSS20C240X DSP Controllers CPU and Instruction Set. 2000.
[7] TMS320C2XX数字信号处理器用户指南．武汉：P&S武汉力源电子股份有限公司．1998．8．
[8] 章诗白。模拟电子技术基础．北京：高等教育出版社．1993．3．
[9] 阎石．数字电子技术基础．北京：高等教育出版社．1999．6．
[10] 梁汉滨，钟彦儒．电力电子装置的微型机算机化的设计．北京：机械工业出版社．1990．4．
[11] 王兆安，张明勋．电力电子设备设计和应用手册．北京：机械工业出版社，2002．6：86-91．
[12] 刘乐善，欧阳星明，刘学清．微型计算机接口技术及应用．武汉：华中理工大学出版社．2000．4．
[13] 西门子．通讯使用手册．
[14] 阳宪惠．现场总线技术及其应用．北京：清华大学出版社．2000．6．
[15] SIEMENS．SIMATIC PROFIBUS Interface Components．2000．3．
[16] 春日变频调速器用户手册，西安春日电气有限公司．
[17] 台达．VFD-A使用手册．台湾：台达电子工业股份有限公司．
[18] 富士．说明手册FRENIC 5000G11S／P11S．江苏：无锡富士·通用电气驱动控制有限公司．
[19] 康沃．通用变频器使用手册．深圳：深圳市康沃电气技术有限公司．
[20] 安圣(原华为)．TD3000高性能矢量控制变频器．深圳：深圳市安圣电气有限公司．
[21] 李永东．交流电机数字控制系统．北京：机械工业出版社，2002．4．
[22] 许强，贾正春，熊有伦．空间矢量PWM的快速算法．电力电子技术，3，2000：46-48．
[23] 王妍，杜军红，陶伟宜，陈永校．基于DSP的空间电压矢量法PWM的研究．电机与控制学报，4(2)，2000：98-105．
[24] 刘克非，廖育武，李永东．空间矢量PWM技术的研究．机床电器，4，1998：1-3．
[25] TI.Space-Vector PWM With TMS320C24x／F24x Using Hardware and Software Determined Switching Patterns.1999.
[26] 邓想珍，赖寿宏．异步电动机变频调速系统及其应用．武汉：华中理工大学出版社，1992．9．
[27] 余功军．感应电动机的无速度传感器矢量控制若干问题的研究．西安理工大学博士学位论文，1999．9．
[28] 王成元，周美文，郭庆鼎．矢量控制交流伺服驱动电动机，北京：机械工业出版社，1994．12．
[29] 陈伯时．电力拖动自动控制系统．北京：机械工业出版社，1995．5．
[30] 苏彦民，李宏．交流调速系统的控制策略．北京：机械工业出版社，1998．2，
[31] 冯垛生，曾岳南．无速度传感器矢量控制原理与实践．北京：机械工业出版社，2001．1．
[32] 李序葆，赵永健，电力电子器件及其应用．北京：机械工业出版
社，2000．8．
[33] 佟纯厚．近代交流调速．北京：冶金工业出版社，1995．
[34] 苏涛，蔺丽华．DSP实用技术．西安：西安电子科技大学，2002．
[35] 赖寿宏，微型计算机控制技术．北京：机械工业出版社，1998．
[36] 马小亮．大功率交—交变频调速及矢量控制技术．北京：机械工业出版社，1996．6．
[37] 余功军，钟彦儒，杨耕．一种IGBT变频器死区时间的补偿策略．电力电子技术，4，1997，7-9．
[38] 郭前岗．基于DSP实现的电压矢量控制PWM波的实时生成方法．陕西工学院学报，14(3)，1998．9，1-3．
[39] TI. TMS320C1X/C2X/C2XX/CSX Assembly Language Tools. 1995.
[40] TI. Field Orientated Control of 3-Phase AC-Motors. 1998.
[41] TI. TMS320C24X DSP Controllers Evaluation Module. 1997.
[2] 王耀德．变频器及相关电机的技术发展．电气传动自动化，21(1)，1999．2：3-7．
[3] 三菱电机．第三代IGBT和智能功率模块应用手册．
[4] 黄俊，王兆安．电力电子变流技术．北京：机械工业出版社，1996．10．
[5] TI.TMS320C240X DSP Controllers Peripheral Library and Specitic Devices. 2000.
[6] TI.TMSS20C240X DSP Controllers CPU and Instruction Set. 2000.
[7] TMS320C2XX数字信号处理器用户指南．武汉：P&S武汉力源电子股份有限公司．1998．8．
[8] 章诗白。模拟电子技术基础．北京：高等教育出版社．1993．3．
[9] 阎石．数字电子技术基础．北京：高等教育出版社．1999．6．
[10] 梁汉滨，钟彦儒．电力电子装置的微型机算机化的设计．北京：机械工业出版社．1990．4．
[11] 王兆安，张明勋．电力电子设备设计和应用手册．北京：机械工业出版社，2002．6：86-91．
[12] 刘乐善，欧阳星明，刘学清．微型计算机接口技术及应用．武汉：华中理工大学出版社．2000．4．
[13] 西门子．通讯使用手册．
[14] 阳宪惠．现场总线技术及其应用．北京：清华大学出版社．2000．6．
[15] SIEMENS．SIMATIC PROFIBUS Interface Components．2000．3．
[16] 春日变频调速器用户手册，西安春日电气有限公司．
[17] 台达．VFD-A使用手册．台湾：台达电子工业股份有限公司．
[18] 富士．说明手册FRENIC 5000G11S／P11S．江苏：无锡富士·通用电气驱动控制有限公司．
[19] 康沃．通用变频器使用手册．深圳：深圳市康沃电气技术有限公司．
[20] 安圣(原华为)．TD3000高性能矢量控制变频器．深圳：深圳市安圣电气有限公司．
[21] 李永东．交流电机数字控制系统．北京：机械工业出版社，2002．4．
[22] 许强，贾正春，熊有伦．空间矢量PWM的快速算法．电力电子技术，3，2000：46-48．
[23] 王妍，杜军红，陶伟宜，陈永校．基于DSP的空间电压矢量法PWM的研究．电机与控制学报，4(2)，2000：98-105．
[24] 刘克非，廖育武，李永东．空间矢量PWM技术的研究．机床电器，4，1998：1-3．
[25] TI.Space-Vector PWM With TMS320C24x／F24x Using Hardware and Software Determined Switching Patterns.1999.
[26] 邓想珍，赖寿宏．异步电动机变频调速系统及其应用．武汉：华中理工大学出版社，1992．9．
[27] 余功军．感应电动机的无速度传感器矢量控制若干问题的研究．西安理工大学博士学位论文，1999．9．
[28] 王成元，周美文，郭庆鼎．矢量控制交流伺服驱动电动机，北京：机械工业出版社，1994．12．
[29] 陈伯时．电力拖动自动控制系统．北京：机械工业出版社，1995．5．
[30] 苏彦民，李宏．交流调速系统的控制策略．北京：机械工业出版社，1998．2，
[31] 冯垛生，曾岳南．无速度传感器矢量控制原理与实践．北京：机械工业出版社，2001．1．
[32] 李序葆，赵永健，电力电子器件及其应用．北京：机械工业出版
社，2000．8．
[33] 佟纯厚．近代交流调速．北京：冶金工业出版社，1995．
[34] 苏涛，蔺丽华．DSP实用技术．西安：西安电子科技大学，2002．
[35] 赖寿宏，微型计算机控制技术．北京：机械工业出版社，1998．
[36] 马小亮．大功率交—交变频调速及矢量控制技术．北京：机械工业出版社，1996．6．
[37] 余功军，钟彦儒，杨耕．一种IGBT变频器死区时间的补偿策略．电力电子技术，4，1997，7-9．
[38] 郭前岗．基于DSP实现的电压矢量控制PWM波的实时生成方法．陕西工学院学报，14(3)，1998．9，1-3．
[39] TI. TMS320C1X/C2X/C2XX/CSX Assembly Language Tools. 1995.
[40] TI. Field Orientated Control of 3-Phase AC-Motors. 1998.
[41] TI. TMS320C24X DSP Controllers Evaluation Module. 1997.