基于TMS320F2000的电梯变频调速器设计

摘要

现代生活中，变频这个概念已经深入到了生活中的各个地方，在电梯中电机调速正是通过变频来实现的。而无论是同步电机还是异步电机都能够通过变频来实现调速，这都是由它的组成结构和电气特性来决定的。本设计，是基于美国德州仪器公司生产的TMS320F28335的硬件平台来实现的。
　　 在变频调速器中，应用到的逆变模块是现在技术较为成熟的智能功率模块，它内部有着3对6个IGBT开关器件，IGBT也是现在比较成熟的半导体开关器件，在智能功率模块中集成了多种驱动和保护电路，这使得在开发设计时，减少了很多外围需要增加的硬件电路。本题中设计了IPM模块周围的自举隔离电源电路，高速光耦隔离电路，对一些主要的参数进行了计算和设计，其中自举隔离电源电路就是为了驱动IPM模块中的N侧IGBT模块的，而高速隔离光耦则是为了保护主控，使得控制器和逆变器得到有效的隔离。
　　 在软件算法中，使用的控制算法为现在主流的电压矢量控制(SVPWM)，它相较于正弦脉宽调制(SPWM)算法有着更好的直流母线利用率和谐波小的特点。但是因为SVPWM在实现的时候，要进行坐标变换，三角函数换算等一系列的较为繁琐的计算，这在很大程度上使得算法实时性在实现上有了困难，所以通过对算法的调制隐函数的分解，找出两者间的联系，然后通过对SPWM控制算法的优化，简化了SVPWM的计算量，从而使得计算的用时大大减少，而对于控制信号的滤波又减少了开关器件的动作频率，这样就实现了保护电子器件的功能。TMS320F28335中的6路PWM控制信号分为3对，每对都是由同一个信源产生的互补波形，同时还带有死区控制，这样就保证了逆变器中的同一上下桥臂上的开关器件不会同时打开，从而保护了逆变器和负载。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 电梯变频器的设计背景与意义

1.1.1 电梯的发展及意义

1.1.2 国内外现阶段的发展现状

1.2 变频技术的分类

1.3 主要研究内容

1.4 本章小结

第二章 变频驱动原理及整体方案

2.1 三相交流电动机变频传动原理

2.1.1 三相异步电机工作原理

2.1.2 同步电机工作原理

2.2 整体方案框架设计

2.3 本章小结

第三章 变频调速器硬件设计方案

3.1 整体硬件模块

3.2 交流整流模块

3.3 逆变模块的选择

3.3.1 IGBT的结构与主要参数

3.3.2 IPM智能模块优势

3.3.3 IPM智能模块的内部结构

3.3.4 IPM的参数选择

3.4 IPM周围电路设计

3.4.1 故障信号输出电路

3.4.2 控制信号接口电路

3.4.3 驱动自举电路

3.5 主控芯片的选择

3.6 PCB布局设计

3.7 本章小结

第四章 变频调速器软件控制算法设计

4.1 算法选择

4.1.1 SPWM实现

4.1.2 SVPWM控制算法

4.2 算法的优化

4.3 DSP实现

4.4 本章小结

第五章 结果测试与分析

5.1 测试设备

5.2 实验结果

第六章 总结

6.1 总结

附录

参考文献

致谢