电动执行机构用智能型变频器

摘要

详细分析了电动执行机构的实际工况，结合现有国外电动执行机构产品的先进控制方案，提出了基于空间矢量控制的智能变频电动执行机构的软硬件设计方案，设计并制作了基于TMS320F2812和凌阳SPMC75双CPU的工程实验样机，实验结果表明，各项技术指标满足设计要求。 系统研究了智能型电动执行机构输出力矩与阀门速度的关系曲线，在此基础上改进了SVPWM控制算法，采用智能功率模块设计了系统主功率平台，搭建了驱动电路、数字接口电路、硬件保护电路、人机接口电路、辅助电源供电系统等外围电路，保护功能更趋完善，保护电路响应时间小于1us淞。根据系统要求，按照功能分块编写了系统主程序、SVPWM计算和控制程序、控制采样程序以及软件保护程序等。 电动执行机构工程样机经过了变频启动和变频停止测试，进行了阀门位置检测和给定实现，其位置给定误差在1％以内，实现了在低速条件下输出大力矩的要求，保护功能完好。

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论文说明：图表目录

声明

1绪论

1.1引言

1.2电动执行机构的分类

1.3电动执行机构的应用背景

1.4国外电动执行机构产品特点

1.5本文的主要内容及意义

1.5.1本文的主要意义

1.5.2主要内容

2电动执行机构的总体方案和系统抗干扰措施

2.1电动执行机构的性能指标要求

2.2总体方案设计

2.2.1系统总体方案

2.2.2各部分的功能和作用

2.3电动执行机构机械接口设计

2.3.1电动执行机构的力矩分析

2.3.2电动执行机构系统位置和速度给定

2.4电动执行机构用智能型变频器的控制方案

2.4.1 SVPWM控制方式研究

2.4.2扇区的确定

2.4.3 SVPWM信号占空比的计算和开通时刻的确定

2.5电动执行机构系统抗干扰的措施

2.5.1硬件抗干扰措施

2.5.2软件抗干扰措施

2.6本章小结

3电动执行机构的硬件设计

3.1变频器主电路

3.1.1整流桥及IPM的参数设计

3.1.2主电路的软启动

3.2 DSP控制板设计

3.2.1 TMS320F2812特点介绍

3.2.2外部DA转换电路

3.2.3串行通讯接口电路

3.2.4 JTAG接口设计

3.3 SVPWM发生器凌阳16位DSP型微控制器SPMC75-2413A简介

3.3.1数据I/O接口

3.3.2功能分配和引脚定义

3.4驱动与保护电路设计

3.4.1驱动电路

3.4.2硬件保护电路

3.5人机接口电路设计

3.5.1液晶显示与键盘

3.5.2 4～20 mA电流环电路

3.6辅助电源供电系统

3.7本章小结

4电动执行机构的软件设计

4.1概述

4.2系统软件的主要功能

4.2.1零点调整

4.2.2灵敏度调整

4.2.3行程调整

4.3电动执行机构控制方式的软件设计与实现

4.3.1软件系统主程序设计

4.3.2 SVPWM信号的软件实现

4.3.3软件保护程序设计及A/D采样

4.4本章小结

5实验结果与波形

5.1驱动波形与死区设置

5.2 SVPWM波的输出波形

5.3电动执行机构启动和停止时的输出电压和电流波形

5.3.1“柔性”启动过程

5.3.2“柔性”停止过程

5.4电动执行机构输出电压与电流实验结果

5.5本章小结

6总结与展望

6.1本文总结

6.1.1系统的不足

6.1.2今后工作的展望

致谢

参考文献

附图