三相異步電機雙閉環調速控制系統設計

其中，給定速度由鍵盤輸入接口電路輸入AT89S52單片機控制系統，速度PI調節、電流PI調節、磁場位置角和轉速反饋量的計算由TMS320 LF2407A計算實現。測得的電機轉速通過AT89S52控制系統輸出到液晶顯示單元上實時顯示。
假設電機定轉子三相繞組完全對稱；定轉子表面光滑，無齒槽效應，定轉子每相氣隙磁動勢在空間呈正弦分布；磁飽和、渦流及鐵心損耗均忽略不計，則三相交流異步電動機的轉矩方程如下：

式中：Lr，Lm分別為轉子自感和互感；p是微分算子；isq是定子電流在q軸上的分量；ψrd是轉子磁鏈在d軸上的分量。
從式(1)可以看出，異步電機的轉矩與定子電流矢量和轉子磁場以及夾角有關。因此，要想控制轉矩，必須先檢測和控制磁通。當dq坐標系在同步旋轉磁場上且靜止坐標系中的各交流量轉化為旋轉坐標系中對應的直流量時，使d軸和轉子磁場方向重合，可得到磁場定向控制方程如下：

由式(2)可知，檢測到定子電流的d軸分量(勵磁分量)可觀測出轉子磁通幅值；由式(4)可知，當ψrd恒定時，只要控制定子電流的q軸分量(轉矩分量)，即可控制電磁轉矩。具體工作原理如下：
通過電流傳感器測量逆變器輸出的定子電流iA，iB，經過DSP的A／D轉換器轉換成數字量，并利用ic=-(iA+iB)計算出ic。電流iA，iB，iC通過Clarke變換和Park變換得到了dq坐標系下的勵磁反饋電流isd和轉矩反饋電流isq，與給定的勵磁電流isdref和轉矩電流isqref的差通過PI調節后，再經過Park逆變換輸出αβ坐標下的電壓，DSP利用該電壓生成三相逆變器所需的六路驅動信號。實時測量的電機轉速信號一方面用于與給定速度比較產生isqref，另一方面進入電流一位置磁鏈轉換模型求出磁鏈的位置，并用于Clarke和Park逆變換。
3．2 程序流程圖
AT89S52單片機控制系統上電后，首先通過鍵盤輸入接口輸入給定轉速，單片機將給定轉速存儲在雙口RAM中，同時，給定轉速通過單片機P0口輸出到液晶顯示單元的驅動控制芯片SED1520，由SED1520驅動OCMJ4X8B-2顯示轉速，轉速的顯示范圍為O～9 999 r／min，然后通過鍵盤來確定是否要對相關變量采樣并存儲。該部分程序流程圖如圖4(a)所示。

其次給TMS320LF2407A DSP控制系統上電，運行初始化程序完成初始狀態的設定(包括對相關變量采樣數據存儲等)，DSP控制系統對電機轉速和電樞電流采樣，與給定值進行比較，若達到設定轉速，則循環運行，當給定轉速改變時，進入中斷處理子程序。主程序流程圖和中斷處理子程序流程圖分別如圖4(b)和圖4(c)所示。