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基本信息
- 項目名稱：
- 基于TMS320F2812DSP的多相交流電機控制平臺設(shè)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(dāng)?shù)耐鈬骷O(shè)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(fù)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(chǔ)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(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)、航空、軍事等領(lǐng)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(zhuǎn)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(lǐng)域的特殊要求設(shè)計生產(chǎn)的DSP(Digital Signal Processor，數(shù)字信號處理器)芯片，芯片內(nèi)部集成了多種功能強大的外設(shè)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(shè)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(zhuǎn)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(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 多相交流電機控制平臺的設(shè)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?qū)崿F(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(lǐng)域的特殊要求設(shè)計生產(chǎn)的高性能定點32位數(shù)字信號處理器，內(nèi)部集成了多種功能強大的外設(shè)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(shè)計和軟件處理，設(shè)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(diào)整，實現(xiàn)對多種交流電機的控制。 創(chuàng)新點： 1. 設(shè)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(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)： 以TMS320F2812為控制核心，加上外圍輔助電路，設(shè)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(xué)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(dāng)?shù)耐鈬骷O(shè)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(jié)果
- 獲鹽城工學(xué)院第十五屆科技文化藝術(shù)節(jié)“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- A實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)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(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)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(yīng)的驅(qū)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(zhuǎn)矩控制、矢量控制)的平臺，在變頻調(diào)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(yīng)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(shù)、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(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)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(fù)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(fù)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(yīng)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(fù)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(zhuǎn)矩控制策略，現(xiàn)代控制理論所提出的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等算法則更加復(fù)雜?，F(xiàn)代電力電子與電機構(gòu)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(nèi)，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(lǐng)域的特殊要求設(shè)計生產(chǎn)的DSP芯片。芯片內(nèi)部集成了多種功能強大的外設(shè)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(nèi)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。
