摘要：依据dsPIC30F6010芯片，选用全数字双闭环矢量法操控三相沟通异步电动机，研讨找出完结三相沟通异步电机操控的有用办法。试验成果标明，电机起动快速、运转平稳，具有较宽的调速规模，精度较高，当丈量转速到达1000 r/min以上时，转速精度小于等于0.8%，满意了三相沟通异步电动机的调速操控需求。
导言
长期以来，沟通异步电动机的调速是一个难题。直到20世纪70年代，因为核算机的发生，以及新式快速电力电子元件的呈现，才使得沟通异步电动机的调速成为可能。沟通电机变频调速是当今节省电能、改善出产工艺流程、进步产品质量以及改善运转环境的一种重要手法。
以兼具单片机操控功用强、价格低廉的特色和DSP运算长处的dsPIC30F6010作为操控芯片，选用全数字双闭环矢量法操控三相沟通异步电动机，是现在开发研讨的热门，对变频器的改善和三相沟通异步电动机的操控具有必定的参考价值。
1 三相沟通异步电动机的数学模型
在中止α、β坐标体系中，异步电机状态方程为：
其间：Rs为定子绕组电阻;P为微分算子;Rr为转子绕组电阻;Ls为α轴定子和转子绕组等效电感;ωr为转子角速度;Lr为β轴定子和转子绕组等效电感;Lm为α、β坐标体系中定子与转子间同轴等效绕组间的互感。
电机的电磁转矩方程为：
因而，检测两相电流iα与iβ能够依据矩阵表达式(4)核算定子中止两相电流重量iα与iβ，称为Clarke改换。相反，假如现已知道定子中止两相电流重量iα与iβ，那么就能够进行Clarke逆改换。
2 操控体系硬件结构设计
开发板选用美国微芯公司的dsPICDEM 1.1电机开发板，如图1所示。主芯片是dsPIC30F6010，具有液晶显示模块;A/D转化功用接口;LED、开关、按键、电位器和温度传感器;编码器接口;RS232串口;捕捉接口;RS485端口;晶振为7.372 8 MHz;支撑MPLAB ICD2和MPLAB ICE 4000仿真器，配套IDE软件开发环境。
体系硬件结构如图2所示。速度传感器用来检测速度;操控器是用来接纳检测的定子电流信号和速度信号，宣布PWM信号;驱动电源用来检测定子电流信号、做交-直-交的改换来操控电机。
3 操控体系的软件设计
3.1 开环操控结构设计
经过dsPIC30F6010的软件，设定载波频率为10～20kHz(这个频率段正弦迫临程度是最好的，并且在IPM开关频率之内)，该操控器的MCPWM模块的三对PWM口(H为高端接IGBT的上桥臂，L为低端接IGBT的下桥臂)，选用中心对齐形式宣布PWM操控信号(该装备将在每一个周期内发生两个线一线脉冲，有用开关频率加倍，纹波电流减小，一起并未添加功率器材的开关损耗)。经过死区存放/4，所以4倍频PLL 后，Fcy=Fosc)。
发动选用SVPWM开环操控。本文选用七段式电压空间矢量PWM波形，由3段零矢量和4段相邻的两个非零矢量组成，3段零矢量别离坐落PWM波的开端、中心和结束。其间每个扇区Ux、Ux±60的挑选次序为第0扇区，Ux=U0、Ux±60=U60;在第1扇区，Ux=U120、Ux±60=U60;在第 2扇区，Ux=U120、Ux±60=U180;在第3扇区，Ux=U240、Ux±60=U180;在第4扇区，Ux=U240、 Ux±60=U300;在第5扇区，Ux=U0、Ux±60=U300。七段式SVPWM的PWM波形如图3所示。
3.2 闭环操控结构设计
闭环子程序用来完结矢量双闭环操控程序流程如图4所示。
4 试验研讨
试验用的是YS-7124系列鼠笼式三相沟通异步电动机，其间功率为370 W，额外电流为1.94/1.12 A，额外电压为220/380V，额外频率为50Hz，额外转速为1400r/min，功率为69.5%，功率因数为0.72，堵转转矩/额外转矩为2.4，堵转电流/额外电流为6，最大转矩/额外转矩为2.4。
4.1 开环试验
从图5和图6中能够看出，每两相电压的相位差是120°。从表1中能够看出，电机从2Hz开端滚动，在10Hz今后速度挨近理论值，在到达额外频率时转速略高于额外转速1400r /min。电机在低频下运转不安稳的原因在于频率较低时，电压下降过大，形成临界转矩下降。与硬件设备相同的(本试验设备)，调准则为1时的5 Hz开端滚动的SPWM操控比较，前者的电压利用率要高。关于角接三相异步电机，驱动电源外接220 V沟通电，当SPWM调准则为1时，相电压的有用值最大为110V，角接相电压等于线电压。实践测得SVPWM在50 Hz下的电压是120 V。SVPWM的电压利用率比SPWM高，调速规模宽，证明矢量操控选用SVPWM技能具有优越性。
电机的速度在25个PWM周期(2.5 ms)调理一次，发动运转时刻大约为0.6 s(可依据要求调整)，试验图形标明：上升时刻tr大约在0.11 s，峰值时刻tp在0.6 s左右，超调量Mp大约为12%，有3次振动，调整时刻ts为0.84 s左右，在1000 r/min稳守时最大差错为1.5%。
4. 2 闭环试验
单闭环操控速度图如图7所示，矢量操控转速图形如图8所示。
从矢量的试验现象能够看出，电机在空载的条件下，调速规模较宽，能到达50～1400 r/min，体系能够快速、安稳地到达设定值，整个体系能很好地完结电机的正转、中止、回转等功用。
能够看出，矢量操控双闭环的速度动摇比发动运转时的电机速度动摇要小，并且在同一PI调理参数下，速度调理要比单闭环更平稳。
电机的速度在25个PWM周期(2.5 ms)调理一次，发动运转时刻大约为0.6 s(可依据要求调整)，上升时刻tr大约在0.3 s，峰值时刻tp在0.8 s左右，超调量Mp十分小，大约为0.1%，简直无振动，调整时刻ts为0.84 s左右，电流改变也较小，并且安稳后挨近正弦波形，矢量操控电机运转十分安稳，因编码器搅扰等原因速度值存在2%以下的差错(50～1400 r/min)。比照单纯的SVPWM开环操控在1000 r/min的差错2%，单闭环的1.5%，矢量双闭环操控体系在1000 r/min时，实践最大差错仅为0.8%，并且双闭环的超调量要远远小于单闭环，且无振动。dsPIC30F6010指令多为单周期指令，所以运转速度也快，然后能够看出本操控体系的优越性。
结语
经过研讨，验证了dsPIC30F6010应用在电机操控上的可靠性和优越性，找到了一种适用于三相沟通异步电动机全数字、高功用的通用办法。从试验成果能够看出，这种依据dsP%&&&&&%30F6010的三相沟通异步电动机的操控体系在沟通调速和制造变频器方面具有必定参考价值。
