基于DSP矢量控制的矿用电机车动力系统改进.doc

1、中图分类号：TP273 TP368 论文编号： 学科分类号： 470 密 级： 公 开 安徽理工大学硕 士 学 位 论 文基于 DSP 矢量控制的矿用电机车动力系统改进作者姓名： 专业名称： 电力电子与电力传动 研究方向： 电力电子技术及应用 导师姓名： 金 林 高级工程师 导师单位： 电气与信息工程学院 答辩委员会主席： 论文答辩日期： 年 月 日 安徽理工大学研究生处年 月 日A Dissertation in Power Electronics and Electrical DriveBased on DSP vector control of mine electric locomot

2、ive power system improvementCandidate: Cai WeiminSupervisor: Jin LinThe Engineering College of Electric and InformationAnHui University of Science and TechnologyNo.168, Shungeng Road, Huainan, 232001, P.R.CHINA独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究

3、成果，也不包含为获得 安徽理工大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：_ 日期：_年_ 月_ 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 安徽理工大学 有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于 安徽理工大学 。学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 安徽理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后

4、适用本授权书）学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日导师签名： 签字日期： 年 月 日Abstract- 摘 要我国煤炭资源丰富，煤矿用来运送材料和矸石的交通工具中，使用最为普遍的是直流电机车。此种电机车一般采用蓄电池供电，驱动直流电动机牵引车体，调速方法主要采用串电阻方式。用这种方式调速带来的问题是显而易见的，比如价格昂贵、结构复杂、启动时会产生冲击、操作不便、安全保护功能不全、经常发生故障、浪费能源，还可能会产生杂散电流等等。这些问题易造成安全隐患，影响正常的煤矿生产。相比之下，如果改为交流电机驱动，这些问题可以被很好的解决。改造为交流电机驱动的核心工作是控制器的研制。本文重点研究设计

5、了基于DSP2812 的交流电机控制器 ，控制策略采用转子磁链定向的矢量控制，配合模糊PID 控制和 SVPWM 输出， 具有电压利用率高、输出稳定、器件开关损耗小、易于数字化控制等优点。通过选用 TI 公司专用电机控制芯片 DSP2812 不仅可以为方案提供可靠的硬件平台，还可以更好的发挥系统性能。本文首先阐述了课题的研究背景、现实意义和研究现状。然后详细介绍了总体改造方案及控制策略的选择与实现方法。在此基础上，对控制策略进行了仿真分析。在仿真的结果满足了系统的需要后，分别对系统硬件设计、软件设计和实际的系统测试等方面进行详细介绍。其中，硬件部分介绍了 DSP 芯片工作电路、数据采集电路、波

6、形输出电路、数据传输电路等。软件部分着重说明了速度采集原理与程序、电流采样原理与程序、转子磁链定向的原理及编程实现方法，以及SVPWM 波产生的原理、程序实现方法。最后对电机实际运行效果进行了测试，从实际效果检测方案的可行性，同时还对系统开发中的难点：参数辨识和弱磁控制做了说明。全文最后，对本文所做的工作进行了总结，通过总结指出了方案存在的不足及改进方法，为以后的进一步研究指出了方向。图 53 表 8 参 47关键词：电机车；DSP；矢量控制；模糊 PID；SVPWM分类号：TP273； TP368Abstract- I -AbstractChinas coal resources are a

7、bundant,coal mine generally use dc locomotive to arrive material and stone.The dc locomotive use the battery power supply to drive Dc motor traction body,general use of the string of resistance way to adjust the speed.This control method will bring expensive,complicated structure,start impact,operat

8、ion inconvenience,security protection not complete,often malfunctions,wasting energy and produce stray curren.The question will cause potential safety problems,affects normal production.If instead of ac motor drive,these problems can be very good solve.The core of the reconstruction work is the cont

9、roller.This paper focuses on the design of ac motor controller based on DSP2812,use the rotor flux vector control with Fuzzy PID and SVPWM wave output as control strategies,has the advantage of high efficiency,stable output,device switch loss and easy digital control.Choose DSP2812 can provide relia

10、ble hardware platform,still can better use the system performance.This article discussed the research background,the realistic meaning and research status. Then detailed introduced the overall reform plan and the control strategy of the selection and realization method.On this basis,simulation analy

11、sis the control strategy. In the simulation results meet the system need,detailed introduction of the system hardware design, software design and the actual system test.Hardware part introduces digital signal processor (DSP) work circuit,data acquisition circuit,wave output circuit,data transmission

12、 circuit,etc.Software of introduced the speed acquisition,current sampling sequence,rotor flux method,SVPWM wave method.Use MATLAB simulation control strategy,assess the feasibility of the scheme and effect.The last of the motor running effect were tested,and the feasibility of fruit detection schem

13、e,at the same time for development difficulties:parameter identification and weak magnetic control are given.Finally did the summary,points out the deficiency of the scheme and improving methods,for the following further research direction.Figure 53 Table 8 Reference 47Keywords: Electric locomotive,

14、 DSP, Vector control, Fuzzy PID, SVPWMChinese book catalog: TP273, TP368目 录- II -目 录摘 要 .IAbstract.II1 绪 论 .11.1 课题研究背景和意义 .11.1.1 课题研究背景 .11.1.2 课题研究意义 .11.2 国内外研究现状 .21.3 课题研究目标和创新点 .31.4 论文章节安排 .42 改造方案与控制策略介绍 .52.1 电机车结构介绍 .52.2 总体改造方案 .62.3 控制策略的选择与介绍 .72.3.1 三相异步电动机控制方案比较 .72.3.2 矢量控制整体实现方案 .102.3.3 模糊 PID 控制器实现方案 .142.4 小结 .173 控制策略的仿真分析 .183.1 MATLAB 介绍 .183.2 系统仿真模型 .183.3 仿真波形分析 .233.4 小结 .254 硬件设计介绍 .264.1 控制器主芯片的选择与介绍 .264.1.1 控制器芯片选择 .264.1.2 DSP2812 介绍 .274.2 控制器电路设计 .294.2.1 DSP2812 工作电路 设计 .29