[实用新型]一种基于空间矢量控制方法的交流异步电机调速控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种异步电机控制器，特别是一种基于空间矢量控制方法的异步电机控制器。

背景技术

交流异步电机调速控制方法主要有：转差率调速、改变电机极对数调速和变频调速。其中，变频调速在调速时转差功率不变，在各种异步电动机调速系统中效率最高，同时性能最好，所以变频调速时交流调速的主要发展方向，现已广泛应用于生产机械等很多领域内。

目前，变频调速中最常用的控制方式是正弦脉宽调制技术（SPWM），这种调速方式是以理想的正弦电压波形为调制波形，以频率比调制波高的多的三角波为载波，当调制波和载波相交时，由他们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而得到一系列幅度相等、宽度不等的脉冲序列代替正弦波。该调制方法对直流电源的有效利用率仅为86.67%，同时这样得到的电机电压波形包含许多高次谐波，会对电网和电气设备造成一定危害，这样的调速方式虽然电压波形接近正弦波，但并没有顾及电机输出电流波形，会使交流电机的电磁转矩含有大量的脉动分量，影响电机的调速性能。为了改善SPWM控制中电流波形脉动的问题，出现了电流滞环控制，但是电流的跟踪控制的精度与滞环的环宽有关，由于受到功率开关器件的开关频率的制约，滞环控制有一定的局限性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种电源利用率高、控制精度高的基于空间矢量控制方法的异步电机控制器。

为此，本实用新型提供的基于空间矢量控制方法的交流异步电机调速控制器包括数字信号处理器、用于采集交流异步电机转速的转速传感器、用于采集交流异步电机定子三相电流的电流传感器、用于为交流异步电机提供交流电压的IGBT逆变器和用于检测IGBT逆变器直流电压的母线电压检测模块，所述转速传感器、电流传感器、IGBT逆变器和母线电压检测模块分别与数字信号处理器连接。

上述数字信号处理器采用TMS320F2812型数字信号处理器。

本实用新型的交流异步电机控制器采用空间矢量调制技术，以产生正弦电流波形为目的，使交流电机具有较高的动、静态性能，同时也提高了对直流电源电压的利用率，节约了能源。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的电路结构框图。

具体实施方式

矢量控制以磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标，利用从静止坐标系下的交流量变换到旋转坐标系下的直流量，可以将定子电流分为励磁电流分量与转矩电流分量进行分别控制，从而控制异步电机磁链进而控制转矩、转速。因此，空间矢量控制方法主要是将异步电机的模型转换成直流电机的模型，从而使异步电机的控制效果达到直流电机的控制效果。

实施例1：

参见图1，本实施例给出的基于空间矢量控制方法的交流异步电机调速控制器，包括数字信号处理器（DSP），在DSP上连接有转速传感器、电流传感器、母线电压检测模块和IGBT逆变器，其中，转速传感器安装在异步电机的转轴上实时采集异步电机的转速，电流传感器与异步电机定子相连接采集异步电机定子三相电流，IGBT逆变器与交流异步电机的连接用于将直流电压逆变为交流异步电机所需的交流电压，母线电压检测模块和IGBT逆变器模块相连接用于采集IGBT逆变器直流电压。此外还有电源整流模块，用于将外部输入的交流220V电压整流成适合于IGBT逆变器模块的直流电压。DSP通过I/O口接收这些信号，并根据跟定的转速指令，控制IGBT逆变器的开通与关断来控制交流异步电机运行。

该实施例中，DSP选择TMS320F2812型DSP，并在DSP上采用CCS3.3作为程序软件编译器，对交流异步电机控制器进行调试，控制器根据跟定的转速指令，控制IGBT逆变器的开通与关断来控制交流异步电机运行。TMS320F2812型DSP是控制核心，它负责接收转速传感器、电流传感器等信息，并对这些信息进行处理，得到合适的控制量来对IGBT逆变器进行控制。

上电开始后，控制器首先要进行初始化，主要包括TMS320F2812型DSP内的各个功能模块的初始化，然后初始化PIE寄存器和PIE向量表，开中断。在定时器中断服务子程序中，控制器对交流异步电机的电流进行采样，通过CLKRE/PARK变换和PARK逆变换，得到所需的电流信号，同时转速传感器对交流异步电机的转速进行采样，得到速度信息。控制器根据这些信息分别进行磁链估算、转速控制和电流控制，以对交流异步电机进行调速。