电力牵引交流传动及其控制系统课程实验报告

一、 实验题目：基于DSP的异步电机恒压频比控制的调速系统二、 实验内容：熟悉交-直-交变频调速系统的整个实物模型；特别是中间直流环节到逆变器，再到异步电机转动的具体过程。在恒压频比控制下，分别观测空载时的定子磁链的波形、转速和转矩的关系波形，负载时的启动转矩和到达平稳时的转矩波形、转矩和电流的关系波形等，并对结果进行分析。三、 实验系统组成及工作原理：本实验系统利用TI公司的32位高性能DSP最新产品TMS320F2812作为控制核心芯片，要求学生自己编程控制电机。控制信号出DSP后经过74HCT240加强驱动能力，进入驱动箱分C、G、E三线进IGBT箱。主电路由三相电经调压器和整流变压器后进入整流器，然后进支撑电容、IGBT、电机。在交流变频调速系统中，恒压频比控制是最常用的一种变频调速控制方法。该方法是通过使V/f恒定，从而使磁通保持不变，并通过控制转差频率来控制电机的转矩和转速。采用恒压频比的转速闭环控制，可得到平滑而稳定的调速，获得较高的调速范围。该方法由于实现简单、稳定可靠，调速方便，在一些对动态性能要求不太高的场合如对通风机、水泵等的控制，恒压频比控制是首选的控制方式。通常在恒压频比控制中采用空间电压矢量脉宽调制技术SVPWM，它能用逆变器不同的开关模式产生的实际磁通去逼近基准磁通圆，不但能达到较高的控制性能，而且由于它把逆变器和电机看作一个整体处理，所得模型简单，便于数字化实现，并具有转矩脉动小、噪声低、电压利用率高等优点。电机的速度由装在电机轴上的光电码盘检测并计算得到。光电码盘测得位置角信号转换成两路正交脉冲信号A和B，直接送入到DSP的QEP单元（正交编码脉冲单元）。经译码逻辑单元产生4倍频的脉冲信号CLK。GPT2中的T2CNT记

下在一个米样周期内码盘输出的脉冲数厂。若光电编码器的位置分辨率为每转二-个脉冲，那么电机转子在一个采样周期内转过的N兀N A0 兀N角位移为：A9=2兀耳n=2N 贝U转速为：①一丁州=2nTe e M eMTMS320F2812控制箱，提供6/12路PWM信号输出。电源箱，提供+5V、+15V、-15V直流电源输出。驱动箱，提供驱动和硬件保护。不控整流箱，可提供单相/三相整流。电容箱，作为支撑电容使用。IGBT箱，连接主电路，可方便地连接为两电平和三电平结构。快恢复二极管箱。功率电阻。三相异步变频电机-直流发电机机组，异步电机最高频率为200Hz。白炽灯若干，作为直流发电机负载。双踪示波器。DSP仿真器，计算机。五、实验波形分析:

1.定子磁链在XY坐标系下的轨迹是一个圆，如图2所示，相应地在YT坐标系下的轨迹是正弦形，如图3所示。*凶yiI*：由¥」II」II」111I广Li1111111111111111111111一图2.定子磁链图3.YT坐标下定子磁链2.空载时，转矩与转速的波形关系：当转速突然增加时，相应的转矩也立刻陡增，在转矩波动一段时间后，当转速平稳后，转矩也回归到原来的水平，如

图4所示；在转速突然下降的那段时间内，原本在小范围内波动的转矩也陡然下降，如图5所示。图4.转矩与转速的波形图上面一条曲线是转矩，下面一条曲线是转速图5.转矩与转速的波形图加负载时，转矩与转速波形的关系：当转速突然增加时，相应地转矩也发生陡增，但与空载时有所不同，当转速平稳后，转矩与原来相比有所增加，如

图6所示，这是由于增加负载后输出功率变大，使转矩加大。当负载突然下降到0时，转速略有下降，而转矩则有明显上升，如图7所示，因为没了负载，电流增大，相应地转矩也增加。1)[Tek:2002].CH15V1)[Tek:2002].CH15V2}rrekipoqzi.pHs.5.v图6.转矩与转速的波形图图7.转矩与转速的波形图六、实验总结本次实验是电力牵引交流传动及其控制系统的重要环节，通过认真地做好本次实验的每一个细节