基于DSP的矿用隔爆变频器设计

摘要

随着变频调速技术的不断发展，变频调速因其启动电流小、输出力矩大、调速平滑、对电网冲击小等优点，逐渐取代了传统的调速方式，在低压电机驱动领域的应用已相当广泛，技术比较成熟。由于煤矿生产环境的特殊性，《煤矿安全规程》规定井下电气设备必须使用隔爆型，因此发展中压功率的矿用隔爆变频器在现阶段具有重大的现实意义。课题来源于泰安众诚自动化设备股份有限公司的1140V/160kW矿用隔爆变频器的开发研究项目。
　　本文以DSP芯片TMS320F28335作为控制核心，通过分析不同调速方案，选取易于数字实现的矢量控制和空间矢量脉冲宽度调制，详细分析了该调速方案的实现过程，并对SVPWM进行了Simulink建模仿真。随后对变频器进行了软硬件方面的设计和系统的整体调试，主要包括：硬件方面的电气主电路设计、电源电路设计、控制单元设计、IGBT驱动电路设计、信号检测电路设计、保护电路设计、人机交互模块的设计以及变频器的隔爆设计等，优化了直流叠层母线，降低了寄生电感；软件方面的系统主程序设计、中断服务子程序设计、保护和通讯程序设计等。
　　基于以上的分析设计，结合实际的运行情况，该变频器完全满足启动小电流、输出大力矩、平滑调速、节能的要求，实用性强。

目录

声明

1绪 论

1.1 矿用变频器的研究背景和课题来源

1.2 矿用变频器国内外相关研究和技术现状

1.3 本文研究的主要内容

2变频矢量控制过程及实现

2.1 异步电动机的数学模型

2.2 坐标转换

2.3 电动机磁链观测模型

2.4 SVPWM的控制策略

2.5 本章小结

3矿用变频器硬件电路设计

3.1 矿用变频器主电路设计

3.2 主控电路设计

3.3 IGBT驱动电路设计

3.4 信号检测电路设计

3.5 电源电路设计

3.6 其他电路设计

3.7 变频器的隔爆设计

3.8 本章小结

4矿用变频器的软件设计

4.1 系统主程序设计

4.2 中断服务子程序设计

4.3 本章小结

5仿真及样机的调试

5.1 两电平SVPWM的仿真

5.2 样机的调试及结果

5.3 本章小结

6总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间取得的学术成果和获奖情况

致谢

附录