基于DSP的矿用电机车逆变调速系统研究

摘要

矿用电机车作为矿产资源开发的主要运输设备，其牵引性能的好坏对矿产资源的开发效率起着关键性作用。目前，我国矿用电机车正在进行交流变频技术改造，针对当前矿用电机车存在的一些问题，研制和生产适用于煤矿井下特殊环境的高性能的电机车交流传动牵引系统，有助于节约能源和设备维护费用，提高企业生产效率,提高煤矿生产的自动化水平。
　　本文针对矿用电机车的牵引运行工况，采用直接转矩控制（DTC）模式，结合离散空间矢量调制(DSVM)算法，设计了一种以数字信号处理器TMS320F2812作为控制器的矿用电机车逆变调速方案。论文详细分析了DTC控制策略的基本原理和DSVM的基本原理，提出了一种基于DSVM的优化DTC控制算法，推导出了DTC中转矩波动产生原因，分析了选取空间电压矢量对转矩波动的影响，并给出选取3段式离散电压空间矢量和将离散电压空间矢量表分为3段加以减小转矩波动的措施。在硬件设计方面，以TI公司TMS320F2812作为控制核心，选取IPM作为逆变电路核心，设计了逆变调速系统。在软件设计方面，采用C语言和汇编语言混合编程方法，编写了逆变调速系统的模块化程序。用MATLAB/SIMULINK软件对优化的直接转矩控制算法和系统做了仿真试验，仿真结果验证了算法的有效性和矿用电机车逆变调速方案的可行性，最后进行了实验室的初步试验验证。

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Contents

1 绪 论

1.1 研究背景及课题概述

1.2 交流传动技术的发展

1.3 本文研究意义及内容

2 直接转矩控制的基本原理

2.1 异步电动机的数学模型

2.2 逆变器的数学模型与空间电压矢量

2.3 异步电动机直接转矩控制系统的基本结构

2.4 本章小结

3 离散电压矢量调制技术

3.1 空间电压矢量调制(SVPWM)

3.2 离散空间电压矢量调制技术

3.3 开关表的确定

3.4 本章小结

4 基于DSVM的直接转矩控制系统的仿真研究

4.1 MATLAB/SIMULINK仿真工具的介绍

4.2 系统仿真模型的建立

4.3 仿真结果与分析

4.4 本章小结

5 矿用电机车直接转矩控制系统的硬件结构

5.1 基于DSP的矿用电机车直接转矩控制系统硬件结构

5.2 主电路

5.3 TMS320F2812DSP

5.4 检测电路

5.6 本章小结

6 系统软件设计

6.1 DSP软件开发工具

6.2 系统软件设计

6.3 试验结果与分析

6.4 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

附 录