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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于TMS320F2812DSP的多相交流電機(jī)控制平臺(tái)設(shè)計(jì)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 現(xiàn)有的電機(jī)控制平臺(tái)大多是針對(duì)常規(guī)三相電機(jī)的控制平臺(tái)。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(diǎn)，配以適當(dāng)?shù)耐鈬骷?，設(shè)計(jì)了多相交流電機(jī)控制平臺(tái)。該平臺(tái)可輸出多達(dá)十二路的PWM脈沖，既可實(shí)現(xiàn)常規(guī)三相電機(jī)的控制，又可實(shí)現(xiàn)非常規(guī)多相電機(jī)的有效控制，通用性強(qiáng)，可提高電機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。
- 詳細(xì)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(jìn)步以及先進(jìn)控制算法的實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜的控制方法可以在以微處理器或數(shù)字信號(hào)處理器為基礎(chǔ)的硬件系統(tǒng)上采用軟件實(shí)現(xiàn)，使得性能優(yōu)良的無級(jí)變速交流電機(jī)控制系統(tǒng)得以實(shí)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(jī)控制系統(tǒng)，必須借助于先進(jìn)的控制算法(如空間矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等)和實(shí)現(xiàn)這些控制算法的硬件平臺(tái)，數(shù)字信號(hào)處理器為高性能控制算法的實(shí)現(xiàn)提供了良好的硬件平臺(tái)。 TMS320F2812是TI公司C2000平臺(tái)上的新成員，是專門針對(duì)電機(jī)控制領(lǐng)域的特殊要求設(shè)計(jì)生產(chǎn)的DSP(Digital Signal Processor，數(shù)字信號(hào)處理器)芯片，芯片內(nèi)部集成了多種功能強(qiáng)大的外設(shè)模塊，特別是帶有雙事件管理器，除可對(duì)常規(guī)的三相電機(jī)進(jìn)行控制外，還可對(duì)多相電機(jī)、多個(gè)電機(jī)或逆變器進(jìn)行控制。 利用TMS320F2812帶有雙事件管理器的特點(diǎn)，我們提出以TMS320F2812為控制核心，加上外圍輔助電路，設(shè)計(jì)多相電機(jī)通用控制平臺(tái)。在該平臺(tái)上通過軟件運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)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(dá)十二路的PWM脈沖，可實(shí)現(xiàn)對(duì)非常規(guī)三相電機(jī)，如五相電機(jī)的逆變橋控制；而若常規(guī)電機(jī)的三相逆變橋發(fā)生故障，采用備份的三相逆變橋控制時(shí)，該控制平臺(tái)輸出的PWM脈沖完全可以滿足對(duì)備份三相逆變橋的控制要求，實(shí)現(xiàn)多達(dá)六路逆變橋臂的控制。無論是多相電機(jī)，還是采用雙備份的三相逆變橋控制的三相電機(jī)，都可以大大提高電機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。
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作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 多相交流電機(jī)控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)目的： 1. 實(shí)現(xiàn)對(duì)常規(guī)三相交流電機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)。 2. 實(shí)現(xiàn)對(duì)非常規(guī)三相電機(jī)(如五相電機(jī)控制系統(tǒng))中逆變橋控制，或?qū)崿F(xiàn)對(duì)具有故障容錯(cuò)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(jī)系統(tǒng)的控制，提高電機(jī)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(duì)電機(jī)控制領(lǐng)域的特殊要求設(shè)計(jì)生產(chǎn)的高性能定點(diǎn)32位數(shù)字信號(hào)處理器，內(nèi)部集成了多種功能強(qiáng)大的外設(shè)模塊，特別是帶有雙事件管理器，除可對(duì)常規(guī)的三相電機(jī)進(jìn)行控制外，還可對(duì)多相電機(jī)、多個(gè)電機(jī)的逆變器進(jìn)行控制。通過對(duì)TMS320F2812DSP進(jìn)行合理的外圍硬件電路設(shè)計(jì)和軟件處理，設(shè)計(jì)一個(gè)具有一定擴(kuò)展能力的多相交流電機(jī)通用控制平臺(tái)，在改進(jìn)或者更換了少量外圍電路后，通過對(duì)軟件的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種交流電機(jī)的控制。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1. 設(shè)計(jì)的控制平臺(tái)是具有一定擴(kuò)展能力的通用電機(jī)控制平臺(tái)，使研究人員能夠更加專注地進(jìn)行控制策略的研究。 2.可實(shí)現(xiàn)對(duì)多相電機(jī)的控制，提高電機(jī)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(jì)一個(gè)輸出多達(dá)十二路PWM脈沖的電機(jī)控制平臺(tái)，根據(jù)所控制電機(jī)的相數(shù)選用輸出的PWM脈沖路數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種交流電機(jī)的有效控制。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)有的電機(jī)控制平臺(tái)大多是針對(duì)常規(guī)三相電機(jī)的控制平臺(tái)。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(diǎn)，配以適當(dāng)?shù)耐鈬骷O(shè)計(jì)了多相交流電機(jī)控制平臺(tái)。該平臺(tái)可輸出多達(dá)十二路的PWM脈沖，既可實(shí)現(xiàn)常規(guī)三相電機(jī)的控制，又可實(shí)現(xiàn)非常規(guī)多相電機(jī)的有效控制，通用性強(qiáng)，可提高電機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。
獲獎(jiǎng)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(jìng)賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- A實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- □實(shí)物、產(chǎn)品 □現(xiàn)場(chǎng)演示 □圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用方法：根據(jù)不同的電機(jī)控制對(duì)象(三相還是多相)，配以相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同電機(jī)的控制。 本作品既可作為實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的交流電機(jī)控制策略(如直接轉(zhuǎn)矩控制、矢量控制)的平臺(tái)，在變頻調(diào)速、發(fā)電等場(chǎng)合廣泛使用，又可作為需要有容錯(cuò)功能的高可靠性場(chǎng)合的電機(jī)控制平臺(tái)，具有廣闊的應(yīng)用范圍，投入使用將會(huì)為用戶帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 隨著電力電子技術(shù)、電機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)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(jī)控制開發(fā)平臺(tái)，不僅可以大大減小電機(jī)系統(tǒng)體積，還可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制，提高系統(tǒng)性能，對(duì)于研究高性能電機(jī)控制策略更是具有重要意義。 目前，在不涉及復(fù)雜計(jì)算的電機(jī)控制場(chǎng)合，單片機(jī)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(jī)。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(jìn)的控制算法，如異步電動(dòng)機(jī)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。現(xiàn)代電力電子與電機(jī)構(gòu)成的控制系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)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(jī)的運(yùn)算速度已經(jīng)無法滿足要求，必須采用更加適合于實(shí)時(shí)信號(hào)處理的DSP (Digital Signal Processor，數(shù)字信號(hào)處理器)芯片。 TMS320F2812是TI公司C2000平臺(tái)上的新成員，在2004年左右才被推出，是專門針對(duì)電機(jī)控制領(lǐng)域的特殊要求設(shè)計(jì)生產(chǎn)的DSP芯片。芯片內(nèi)部集成了多種功能強(qiáng)大的外設(shè)模塊，特別是帶有雙事件管理器，可輸出多達(dá)12路PWM脈沖。但目前國內(nèi)外研究人員用它來做電機(jī)控制平臺(tái)大多還是控制的三相交流電機(jī)，針對(duì)多相電機(jī)的控制平臺(tái)很少。
