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随着新的电力电子器件和微处理器的推出,特别是数字信号处理器DSP的出现,以及交流异步电机控制理论的发展和各种先进控制策略的提出,交流变频调速技术的发展得到了很大的促进,也使得应用变频技术来实现软起动成为了较好的选择。
本课题应用先进的矢量控制策略,以TI公司的电机控制专用芯片TMS320LF2407A作为矢量变频软起动系统的控制核心,以智能功率模块IPM为功率器件,同时采用了一种新型的PWM调制方法——电压空间矢量法来实现对异步电动机的控制,提高了电压的利用效率。在此系统基础之上,通过软件编程实现了能够满足带式输送机起动特性的起动曲线。
本文阐述了:变频调速理论,详细比较了变频前后系统的机械特性;电压空间矢量控制技术,比较了软件和硬件实现SVPWM的优缺点;矢量控制策略,提出了实现矢量策略的关键在于转子磁场定向模型的选择。
在硬件设计方面,以合众达的SEED-2407演示板为核心控制板;主电路采用交--直--交电压源型变频器电路,逆变开关器件采用智能功率模块(IPM)。
在软件设计方面,用DSP汇编语言对矢量变频软起动系统进行程序开发,包括初始化模块、检测模块、矢量变换模块、PI调节模块、SVPWM模块、转子磁链定向模块、通信模块和软起动模块等,并在CCS集成开发环境下对程序进行了调试与验证。
经实验证明,该矢量变频软起动系统软起动性能优良,运行平稳,电机运行噪音小。该系统能够按照事先拟定的理想速度曲线和起动时间起动带式输送机,并满足带式输送机整体动态特性,降低胶带动张力。该系统的使用在提高输送机的生产率,增加带式输送机频启的稳定性,降低能耗方面具有现实意义。