1、編輯本段一、矢量變頻技術(shù)矢量變頻器技術(shù)是基于電流和Q軸電流，其中DDQ軸理論而產(chǎn)生的，它的基本思路是把電機(jī)的電流分解為D軸矢量變頻器軸電流是勵(lì)磁電流 ,Q軸電流是力矩電流，這樣就可以把交流電機(jī)的勵(lì)磁電流和力矩電流分 開控制，使得交流電機(jī)具有和直流電機(jī)相似的控制特性，是為交流電機(jī)設(shè)計(jì)的一種理想的控制理論，大大提高了交流電機(jī)的控制特性不過(guò)目前這種控制理論已經(jīng)不僅僅應(yīng)用在交流異步電動(dòng)機(jī)上了 ，直流變頻電動(dòng)機(jī) （BLDC,也就是永磁同步電動(dòng)機(jī)）也大量使用該控制理論.矢量與向量是數(shù)學(xué)上矢量（向量）分析的一種方法或概念，兩者是同一概念，只是叫法不同，簡(jiǎn)單的定義是指既具有大小又具有方向的量。矢量是我們（大陸

2、）的說(shuō)法，向量的說(shuō)法一般是港臺(tái)地區(qū)的文獻(xiàn)是用的意義和"布什"和"布希”的意思大致一樣 矢量控制主要是一種電機(jī)模型解耦的概念在電氣領(lǐng)域主要用于分析交流電量，如電機(jī)分析，等，在變頻器中的應(yīng)用即基于電機(jī)分析的理論進(jìn)行變頻控制的，稱為矢量控制型變頻器，實(shí)現(xiàn)的方法不是唯一的，但數(shù)學(xué)模 型基本一致。編輯本段二、引言交流電機(jī)矢量控制理論是德國(guó)學(xué)者K Hass和FBIaschke 建立起來(lái)的，作為交流異步電機(jī)控制的一種方式，矢量控制技術(shù)已成為高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)的首選方案。交流電機(jī)的矢量控制技術(shù)是基于交流電機(jī)的動(dòng)態(tài)模型，通過(guò)建立交流電機(jī)的空間矢量圖，采用磁場(chǎng)定向的方法將定子電流分解

3、為與磁場(chǎng)方向一致的勵(lì)磁分量和與磁場(chǎng)方向正交的轉(zhuǎn)矩分量， 并分別對(duì)磁通和力矩進(jìn)行控制，而使異步電機(jī)可以像他勵(lì)直流電機(jī)一樣控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，功能強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP ）的廣泛應(yīng)用使得矢量控制逐漸走向了實(shí)用化。DSP按數(shù)據(jù)格式可分為定點(diǎn)DSP和浮點(diǎn)DSP兩類。考慮到價(jià)格原因，早期的矢量控制器多采用定點(diǎn)DSP，而浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算要經(jīng)過(guò)軟件處理，因此增加了軟件的復(fù)雜性。隨著浮點(diǎn)DSP性價(jià)比的提高，更多的矢量控制器將采用浮點(diǎn)DSP。而要完成電機(jī)的高性能控制，PWM調(diào)制必須進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在這種情況下，一個(gè)DSP很難完成矢量控制器和優(yōu)化的PWM調(diào)制兩項(xiàng)工作，需要雙機(jī)協(xié)同工作才能完成高性能的矢量控

4、制系統(tǒng)。本文基于TI公司的浮點(diǎn)DSP芯片TMS320VC33 和TMS320F240 設(shè)計(jì)了雙微機(jī)結(jié)構(gòu)的矢量控制系統(tǒng)。TMS320VC33 主要完成矢量控制計(jì)算， 發(fā)揮它浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算快的特點(diǎn)，而TMS320F240 用硬件實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)制功能。本文給出一全數(shù)字化的雙DSP矢量控制系統(tǒng)，并在 1 . 5kW籠型異步電機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，取得了良好效果。編輯本段三、矢量控制的原理矢量控制技術(shù)通過(guò)坐標(biāo)變換，將三相系統(tǒng)等效變換為M-T兩相系統(tǒng)，將交流電機(jī)定子電流矢量分解成兩個(gè)直流分量（即磁通分量和轉(zhuǎn)矩分量），從而達(dá)到分別控制交流電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩的目的，因而可獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣好的控制效果。矢量控制系統(tǒng)采

5、用雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，圖1是其矢量控制系統(tǒng)框圖。本系統(tǒng)中由測(cè)量所得的電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過(guò)矢量運(yùn)算器產(chǎn)生磁場(chǎng)定向定子電流分量給定值和滑差角頻度給定值和測(cè)量所得的電機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)積分運(yùn)算可得轉(zhuǎn)子磁通位置角0,并送至旋轉(zhuǎn)變換環(huán)節(jié)。由測(cè)得的電流經(jīng)矢量變換得到轉(zhuǎn)矩電流分量iM和勵(lì)磁電流分量 iT,利用編輯本段四、系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)如圖2所示為基于雙 DSP矢量控制的三相籠型異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖，該變頻器采用交直交電壓型結(jié)構(gòu)和SVPWM脈寬調(diào)制方式。系統(tǒng)由三相整流器、濾波電容、電壓型逆變器、逆變器驅(qū)動(dòng)電路、三相籠型異步電機(jī)和雙DSP控制系統(tǒng)構(gòu)成。其中雙DSP控制系統(tǒng)由 VC33子系統(tǒng)，F(xiàn)240子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換單

6、元三部分構(gòu)成。矢量控制以 VC33芯片為核心，用來(lái)完成矢量控制核心算法，及兩相電流檢測(cè)。F240主要完成三相PWM波形生成，電機(jī)測(cè)速及過(guò)壓保護(hù)功能。數(shù)據(jù)交換部分采用雙端口RAM，可使兩個(gè)DSP芯片迅速、方便地交換數(shù)據(jù)，增強(qiáng)了雙DSP系統(tǒng)的并行處理能力。編輯本段五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件由兩部分組成，VC33子系統(tǒng)矢量控制軟件和F240子系統(tǒng)的 SVPWM 控制軟件。矢量控制包含大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，整個(gè)算法由多個(gè)模塊構(gòu)成，如坐標(biāo)變換、磁通計(jì)算、速度調(diào)節(jié)及轉(zhuǎn)矩電流調(diào)節(jié)模塊等。本系統(tǒng)中電流內(nèi)環(huán)的控制時(shí)間為50ys，速度外環(huán)為 40Os，如圖3所示為VC33子系統(tǒng)的控制軟件流程圖。F240子系統(tǒng)控制軟件主要

7、完成SVPWM 波形生成和電機(jī)測(cè)速程序，為達(dá)到良好的控制效果，本系統(tǒng)采用電壓空間矢量，也就是利用六個(gè)非零電壓矢量和兩個(gè)零矢量的組合起來(lái)，使電壓矢量盡量逼近圓周運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)速測(cè)量用該芯片的脈沖捕獲單元。如圖240的程序流程圖。4所示為F編輯本段六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果本文針對(duì)上述的控制方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。電機(jī)為2對(duì)極三相籠型異步電機(jī)，直流側(cè)電源是通過(guò)整流橋?qū)θ嘟涣麟娬鳌V波產(chǎn)生的。電機(jī)額定參數(shù)為：PN = 1. 5k W ; UN = 220V ; IN = 3 . 55A ; fN = 50Hz ; nN = 1400r / min。圖 5 是電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，逆變器的驅(qū)動(dòng)波形，定子電流、電壓的波形，實(shí)驗(yàn)結(jié)

8、果表明了控制方案的優(yōu)良性能。編輯本段七、結(jié)論由上述結(jié)果可得出以下結(jié)論：（1 ）本文所設(shè)計(jì)的雙DSP結(jié)構(gòu)矢量控制系統(tǒng)中各子系統(tǒng)分工明確，能可靠完成各自功能，且設(shè)計(jì)合理。（2 ）實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)控制精度高、實(shí)時(shí)性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。編輯本段八、三晶矢量變頻器在自動(dòng)扶梯中的應(yīng)用在不對(duì)扶梯的正常使用產(chǎn)生任何負(fù)面影響的前提下，引入矢量變頻調(diào)速的概念。即變頻器根據(jù)傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，在有人乘坐時(shí)，扶梯以原有速度運(yùn)行（50Hz）;當(dāng)無(wú)人時(shí)，扶梯減速到低速或停止運(yùn)行。系統(tǒng)要求變頻器啟動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)，加速性能好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，同時(shí)應(yīng)具備當(dāng)變頻器調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)切換到工頻運(yùn)行，保障扶梯輸送功能的正常

9、 實(shí)施。對(duì)于客用自動(dòng)扶梯，一般使用高峰期出現(xiàn)在下午及晚間時(shí)段，其余時(shí)段使用率較低，具有相當(dāng)節(jié)能空間。根據(jù)以上改造原則，從投資成本及自動(dòng)化水平兩方面考慮，擬使用以下變頻拖動(dòng)方案：采用SAJ-8000G 變頻器驅(qū)動(dòng)電梯主機(jī)，變頻器采用多段速控制模式，并設(shè)置主頻率（低速）、多段速頻率 1（高速）兩種運(yùn)行頻率；在電梯首尾處各安裝一支紅外傳感器開關(guān)，乘客通過(guò)電梯時(shí)，紅外傳感器開關(guān)被觸發(fā)并發(fā)出開關(guān)信號(hào)給變頻器；有客流時(shí)，紅外傳感開關(guān)被觸發(fā)，變頻器立即加速到多段速頻率2，并使電梯高速運(yùn)行；電梯高速運(yùn)行時(shí)，變頻器內(nèi)置計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，若在計(jì)時(shí)的時(shí)間段內(nèi)再無(wú)乘客通過(guò)電梯，計(jì)時(shí)結(jié)束后變頻器將自動(dòng)切換到多段速頻率1，進(jìn)行低速運(yùn)行；若在計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)期間，有乘客重新觸發(fā)光電開關(guān)，計(jì)時(shí)器將重新計(jì)時(shí)；對(duì)電梯上行和下行，外圍控制采用開關(guān)互鎖，保證扶梯系統(tǒng)的正常工作； 為消耗下行，或