基本信息
- 項目名稱：
- 基于TMS320F2812DSP的多相交流電機控制平臺設計
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 現(xiàn)有的電機控制平臺大多是針對常規(guī)三相電機的控制平臺。引入以TI公司的TMS320F2812DSP為控制核心，利用其帶有雙事件管理器的特點，配以適當?shù)耐鈬骷?，設計了多相交流電機控制平臺。該平臺可輸出多達十二路的PWM脈沖，既可實現(xiàn)常規(guī)三相電機的控制，又可實現(xiàn)非常規(guī)多相電機的有效控制，通用性強，可提高電機控制系統(tǒng)的可靠性。
- 詳細介紹：
- 近年來，由于大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展、功率電子器件的進步以及先進控制算法的實現(xiàn)，復雜的控制方法可以在以微處理器或數(shù)字信號處理器為基礎的硬件系統(tǒng)上采用軟件實現(xiàn)，使得性能優(yōu)良的無級變速交流電機控制系統(tǒng)得以實現(xiàn)，并廣泛應用于工業(yè)、商業(yè)、航空、軍事等領域。 要獲得高性能的交流電機控制系統(tǒng)，必須借助于先進的控制算法(如空間矢量控制、直接轉矩控制等)和實現(xiàn)這些控制算法的硬件平臺，數(shù)字信號處理器為高性能控制算法的實現(xiàn)提供了良好的硬件平臺。 TMS320F2812是TI公司C2000平臺上的新成員，是專門針對電機控制領域的特殊要求設計生產(chǎn)的DSP(Digital Signal Processor，數(shù)字信號處理器)芯片，芯片內部集成了多種功能強大的外設模塊，特別是帶有雙事件管理器，除可對常規(guī)的三相電機進行控制外，還可對多相電機、多個電機或逆變器進行控制。 利用TMS320F2812帶有雙事件管理器的特點，我們提出以TMS320F2812為控制核心，加上外圍輔助電路，設計多相電機通用控制平臺。在該平臺上通過軟件運行可以實現(xiàn)最先進的控制算法，如空間矢量控制、直接轉矩控制等，并輸出多達十二路的PWM脈沖，可實現(xiàn)對非常規(guī)三相電機，如五相電機的逆變橋控制；而若常規(guī)電機的三相逆變橋發(fā)生故障，采用備份的三相逆變橋控制時，該控制平臺輸出的PWM脈沖完全可以滿足對備份三相逆變橋的控制要求，實現(xiàn)多達六路逆變橋臂的控制。無論是多相電機，還是采用雙備份的三相逆變橋控制的三相電機，都可以大大提高電機控制系統(tǒng)的可靠性。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 多相交流電機控制平臺的設計目的： 1. 實現(xiàn)對常規(guī)三相交流電機中逆變橋的快速、有效與高精度控制，獲得性能優(yōu)良的電機控制系統(tǒng)。 2. 實現(xiàn)對非常規(guī)三相電機(如五相電機控制系統(tǒng))中逆變橋控制，或實現(xiàn)對具有故障容錯能力的采用雙備份三相逆變橋(即具有六路逆變橋臂)的電機系統(tǒng)的控制，提高電機控制系統(tǒng)的可靠性。 基本思路： TMS320F2812DSP處理器是美國TI公司專門針對電機控制領域的特殊要求設計生產(chǎn)的高性能定點32位數(shù)字信號處理器，內部集成了多種功能強大的外設模塊，特別是帶有雙事件管理器，除可對常規(guī)的三相電機進行控制外，還可對多相電機、多個電機的逆變器進行控制。通過對TMS320F2812DSP進行合理的外圍硬件電路設計和軟件處理，設計一個具有一定擴展能力的多相交流電機通用控制平臺，在改進或者更換了少量外圍電路后，通過對軟件的調整，實現(xiàn)對多種交流電機的控制。 創(chuàng)新點： 1. 設計的控制平臺是具有一定擴展能力的通用電機控制平臺，使研究人員能夠更加專注地進行控制策略的研究。 2.可實現(xiàn)對多相電機的控制，提高電機控制系統(tǒng)的可靠性。 技術關鍵和主要技術指標： 以TMS320F2812為控制核心，加上外圍輔助電路，設計一個輸出多達十二路PWM脈沖的電機控制平臺，根據(jù)所控制電機的相數(shù)選用輸出的PWM脈沖路數(shù)，實現(xiàn)對多種交流電機的有效控制。
科學性、先進性
- 現(xiàn)有的電機控制平臺大多是針對常規(guī)三相電機的控制平臺。引入以TI公司的TMS320F2812DSP為控制核心，利用其帶有雙事件管理器的特點，配以適當?shù)耐鈬骷O計了多相交流電機控制平臺。該平臺可輸出多達十二路的PWM脈沖，既可實現(xiàn)常規(guī)三相電機的控制，又可實現(xiàn)非常規(guī)多相電機的有效控制，通用性強，可提高電機控制系統(tǒng)的可靠性。
獲獎情況及鑒定結果
- 獲鹽城工學院第十五屆科技文化藝術節(jié)“挑戰(zhàn)杯”課外學術科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- A實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- □實物、產(chǎn)品 □現(xiàn)場演示 □圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用方法：根據(jù)不同的電機控制對象(三相還是多相)，配以相應的驅動電路，實現(xiàn)對不同電機的控制。 本作品既可作為實現(xiàn)先進的交流電機控制策略(如直接轉矩控制、矢量控制)的平臺，在變頻調速、發(fā)電等場合廣泛使用，又可作為需要有容錯功能的高可靠性場合的電機控制平臺，具有廣闊的應用范圍，投入使用將會為用戶帶來良好的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 隨著電力電子技術、電機控制理論和微控制器的不斷發(fā)展，采用高性能控制策略的現(xiàn)代交流電機控制系統(tǒng)在國民經(jīng)濟的許多領域得到了廣泛應用。建立以DSP為控制核心的通用電機控制開發(fā)平臺，不僅可以大大減小電機系統(tǒng)體積，還可以實現(xiàn)復雜的實時控制，提高系統(tǒng)性能，對于研究高性能電機控制策略更是具有重要意義。 目前，在不涉及復雜計算的電機控制場合，單片機由于成本低廉、軟硬件資源豐富、易于開發(fā)，仍然占據(jù)主要位置，應用較多的有8051系列單片機。然而隨著控制性能要求的提高出現(xiàn)了許多復雜而先進的控制算法，如異步電動機的矢量控制策略和直接轉矩控制策略，現(xiàn)代控制理論所提出的人工神經(jīng)網(wǎng)絡控制等算法則更加復雜?，F(xiàn)代電力電子與電機構成的控制系統(tǒng)是一個實時控制系統(tǒng)，為了保證高性能，往往需要將控制周期縮短到幾百微秒甚至幾十微秒之內，單片機的運算速度已經(jīng)無法滿足要求，必須采用更加適合于實時信號處理的DSP (Digital Signal Processor，數(shù)字信號處理器)芯片。 TMS320F2812是TI公司C2000平臺上的新成員，在2004年左右才被推出，是專門針對電機控制領域的特殊要求設計生產(chǎn)的DSP芯片。芯片內部集成了多種功能強大的外設模塊，特別是帶有雙事件管理器，可輸出多達12路PWM脈沖。但目前國內外研究人員用它來做電機控制平臺大多還是控制的三相交流電機，針對多相電機的控制平臺很少。
