交流传动控制系统设计研究

时间:2022-12-12 10:37:04

交流传动控制系统设计研究

摘要:本文主要介绍交流电机的控制使用,主要因为交流电机已经取代以前直流电机的重要作用,因此进一步研究交流调速控制,对于我们以后工业发展和节能减排等有着十分现实的意义。

关键词:STM32;交流电机;SVPWM

1绪论

如今生产生活中交流电机的使用已经远远超过了直流电机,而在交流电机中由于转子旋转的速度与旋转磁场的转速不同,分成了异步电动机和同步步电动机。前者由于负载的转速与输入电网的频率之比可以不为定值。[1]它与后者相比内部结构简单,制造、使用和维护方便、运行可靠,而且质量轻,花费成本低,因此我们把交流异步电动机作为研究对象。[2]

2系统硬件总体设计

系统的主电路采用交-直-交变压型电路。该系统主电路主要由整流,滤波以及IPM等部分组成。本文选择的控制部分也是当今使用最为广泛的STM32F1系列单片机,可用来处理反馈环节返回来的变量以及产生精确地SVPWM波来驱动IPM模块,总体框图如图1所示。2.1电流采样电路。它的主要作用是采集系统运行时的电流,通过该模块处理后返回到MCU中,电流采样电路如图2所示。2.2测速模块。本系统中我们采用的是M法,我们将它的A和B两个引脚同时进行计数。由于它每一次旋转都可以产生产生1024个脉冲。两个引脚同时计数可以让我们的结果更加精确。将这两个引脚的输入到MCU的IO口中进行处理。2.3主电路设计。它是来执行变频调速的关键环节。该电路采用的是交-直-交变压变频。如图中间经过的是直流,它采用的是大电容来进行滤波操作。本系统采用的整流器是二极管,最右侧输出的波形接近正弦波。2.4IPM选择。在选用它时,我们首先要考虑的是系统能正常运行。额定电压值计算:Un1.5Ud=1.5×540=810V额定电流值计算:In=(1.2~2)*λ*Im=(1.2~2)×1.5×槡2×8=20.34~33.9A该式中的为我们通常所说的安全裕量。λ为所有电机的过载倍数,最终选择的IPM型号为PM50RSA120。该型号的最大耐压为1200V,电流为50A。[3]

3系统软件设计

大体分为两部分即首先是主程序设计,它包括我们使用的各模块的初始化,以及使用的MCU的各部分功能的初始化,还要加一个循环语句确保程序一直可以执行。其次另外一部分是中断设计,它的作用是在上一部分程序完成的基础上,执行各种矢量算法,以及输出SVPWM波形来进行调制IPM。当有一些故障出现时也要进入中断服务函数,处理或者运行新程序使系统停止,这些程序都是在keil5下操作完成的。

4结语

本文在深入学习了解交流变频调速控制方法的基础上,设计了一套基于STM32和IPM模块的交流异步电机变频调速控制系统。介绍了主电路、控制电路等部分电路的硬件设计以及系统软件的设计,并对整个系统做了仿真与测试,验证了本系统设计方案的可行性与优越性。

参考文献:

[1]常红军.交流传动系统PSpice与Matlab仿真技术的研究[D].河北工业大学,2006.3.

[2]任晓刚.永磁同步电机无速度传感器控制的研究[D].西南交通大学,2014.

[3]陈桂.基于MATLAB的异步电动机矢量控制系统的仿真[J].电子机械程,2003,(05):48-50.

作者:李帅男 单位:吉林化工学院