基于矢量控制的高性能异步电机速度控制器的设计

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1

本设计中异步电机速度控制器IC系统的时钟频率可以运行在33.33MHz下，并且可以通过上位机访问内部寄存器来设置控制系统中的各种有关参数。这种IC芯片既可以与TMS320L2812 DSP及其他电路共同构成一个完整的系统来实现位置随动控制，也可以单独构成速度随动控制系统。

在测试速度控制器性能的实验中，驱动对象是一台最高转速为4 900r/min、编码器线数为4 900的1.5kW的异步电动机，且开关频率与采样频率均设为12kHz。图8和图9所示的是在不同转速指令下所测得的电动机转子速度跟踪曲线和α轴电流响应曲线。图8中的转速指令为从0～1168r/min的阶跃输入，动态响应时间不到0.5ms，最大超调量低于0.8%，稳态误差小于0.02%；图9中的转速指令为斜坡输入，加速度为0.42 r/min/采样，目标速度为495r/min，动态跟踪误差在4%以内，稳态误差约为0.03%。若进一步提高开关频率和采样频率，则控制系统的运行性能将会更加优良[8]。

图8 阶跃速度指令下的响应曲线

图9 斜坡速度指令下的响应曲线

单片集成、混合集成和系统集成可看成是电力电子集成的不同层次和形式，现阶段单片集成局限于小功率范围；中功率领域多采用混合集成或混合集成与系统集成相结合的形式；大功率领域仍以系统集成为主。单片集成和混合集成由于具有更高的集成度和更好的性能，因此是未来集成技术的主要发展方向[9]。

本文所设计的基于FPGA的异步电机变频调速专用IC，内部集成了Clarke变换、Park 变换、Park逆变换、速度PI调节、电流d轴PI调节、电流q轴PI调节、对转子磁链定位和速度检测、电压空间矢量脉宽调制及PWM波形发生等算法，速度外环和电流内环的采样频率分别可以达到35kHz和20kHz。实验结果表明，该专用控制器在运行时有着良好的动、静态性能。该专用IC已经在高性能集成数控系统中获得应用，并取得了很好的实践效果，对研制具有自主知识产权的矢量控制异步电机变频调速专用芯片有着十分重要的参考价值。 (

• 直线电机在数控机床中的应用及发展趋势

• 基于多伺服控制模式的运动控制系统研究与应

• 电动车用电机的技术发展概况

• 车辆离合器碟形弹簧性能优化及CAD系统开发

• 参数自调整模糊控制直流脉宽调速系统

• 速度可达5m/s的高速线性直接传动装置

• 液压伺服比例系统在大型高炉布料控制过程中