若不是因为其相濡以沫,变幻莫测,进退两难,
忽远忽近,惨淡经营,山穷水尽,柳暗花明,又怎能称之为爱。

基于TMS320F28335控制的高性能变频调速系统(四)

系统软件设计

系统的控制算法采用VF控制,VF控制是指在调速过程中保持电压和频率的比值不变,即在改变电源频率的同时,保证电机的定子磁通恒定。

交流异步电机定子绕组的感应电动势有效值为:

wps_clip_image-26569

其中,k为常数,wps_clip_image-20572为定子磁通,U为定子电压,wps_clip_image-9565为频率,E为感应电势。

在进行变频调速时,在U不变的情况下,如果wps_clip_image-27162下降,wps_clip_image-16600增加,将引起磁通饱和,电流波形畸变,削弱电磁转矩,影响机械特性,如果wps_clip_image-15663增加,wps_clip_image-14375则下降,导致负载能力下降。因此,在改变wps_clip_image-25143的同时,改变U,保持U/ wps_clip_image-4692=wps_clip_image-14722为恒值。同时还应考虑电压较低时的定子压降。

由于VF控制具有软、硬件实现简单、性价比合理等优点,而在交流调速中得到了广泛应用。

调制算法采用SVPWM控制,该算法的核心是保证电压空间矢量 (三相定子电压矢量和)的运行轨迹为圆形,并产生谐波含量较少、直流母线电压利用率较高的输出。根据伏秒平衡原理,利用逆变器功率开关管的8个开关状态所确定的基本电压矢量和顺序组合,以及开关管导通时间的调整,可以获得所要求的参考电压空间矢量,从而实现交流电动机的变频调速。本设计在基本算法的基础上。采用消除偶次谐波的SVPWM算法,收到良好的效果。

本文基于VF控制模式,结合SVPWM算法,设计了用TMS320F28335实现的三相异步电机变频调速方案。

其算法框图如图7所示:

wps_clip_image-5653

图7  VF控制系统框图

在空载情况下的MATLAB仿真结果如下图所示,给定速度为900rpm,分别为转速和电流波形:

wps_clip_image-24567 wps_clip_image-8628

               (a)                               (b)

图8  (a)转速  (b)相电流

从仿真结果可以看出,电机动态响应良好,运行情况稳定,从理论上验证了该算法的可行性。

整流侧采用电压定向控制,这种策略类似于异步电机的矢量控制方式,将同步旋转坐标系定向在电网电压矢量上,通过控制电流矢量与电网电压矢量同向,来实现PWM 整流器的单位功率因数运行。

    本设计的程序流程中,把电机的状态分为四种状态,即系统空闲,系统启动,系统运行,系统停止。中断系统采用了EPWM中断和定时器中断,在这里不做赘述。下面只以主程序为例进行说明,流程如图9示:

wps_clip_image-965wps_clip_image-5993

图9 系统主程序流程图

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