Das Messgerät im traditionellen Asynchronmotor-Steuersystem verwendet meistens den photoelektrischen digitalen Impulsgeber, und es ist anfällig für Interferenzen beim Einsatz, was die Zuverlässigkeit des Systems verringert und nicht für raue Arbeitsumgebungen geeignet ist. In Anbetracht der obigen Nachteile wird in diesem Artikel die geschwindigkeitsfreie Sensorsteuerung der räumlichen Pulsbreitenmodulation (SVPWM) vorgeschlagen, die moderne digitale Signalverarbeitungstechnologie verwendet, um eine komplexe Flusskopplung und Geschwindigkeitssteuerung zu realisieren. Und basierend auf DSPTMS320F2812 wird die Vektorsteuerung des Geschwindigkeitssensors für Asynchronmotoren realisiert.
1 räumliches Pulsbreitenmodulationsprinzip
Bei einem Asynchronmotor erzeugt der auf den Stator geladene Dreiphasenwechselstrom ein rotierendes Magnetfeld, das mit dem induzierten Magnetfeld des Rotors zusammenwirkt, um ein Drehmoment zu erzeugen, das den Rotor zur Drehung veranlasst. Die räumliche Pulsbreitenmodulation wandelt den dreiphasigen Stromvektor des Stators von Koordinaten in zwei äquivalente und orthogonale Komponenten um, von denen eine dem Feldstrom entspricht und die andere dem Drehmomentstrom entspricht. Die Raumzeigersteuerung soll die Größe, Frequenz und Phase des Dreiphasenstroms des Stators steuern, die Magnetfeldkomponente auf dem maximal zulässigen Wert halten und die Drehmomentstromkomponente einstellen, um die Größe des Drehmoments zu steuern. Durch Steuern des Schaltmodus des Wechselrichters bewegt sich der Statorspannungsraumzeiger des Motors entlang einer Kreisbahn, wodurch die Drehmomentwelligkeit signifikant verringert wird. [1]
2.1 Rotorflussschätzung
In dem Rotorfeld-orientierten Vektorsteuersystem ist die genaue Abschätzung und Steuerung der Rotorflussverbindung einer der Schlüsselfaktoren, die die Motorsteuerleistung beeinflussen. Es wird geschätzt, dass die Rotorflussverbindung entweder Spannung oder Strom ist. Der herkömmliche Spannungsmodellalgorithmus ist einfach und wird durch die Variation der Motorparameter weniger beeinflusst, jedoch ist die Beobachtungsgenauigkeit bei niedriger Geschwindigkeit gering und die Fehlerakkumulations- und Driftprobleme der reinen Integralverbindung sind ernst. Das traditionelle aktuelle Modell beinhaltet keine reinen integralen Ausdrücke. Die Beobachtungsleistung bei niedriger Geschwindigkeit ist stärker als bei der Spannungsmodellmethode, jedoch ist sie bei hoher Geschwindigkeit nicht so gut wie letztere und wird stark durch die Rotorzeitkonstante beeinflusst [2].
2.2 Prinzip der Geschwindigkeitsschätzung
Die Geschwindigkeit des drehzahlsensorlosen Vektorsteuersystems wird basierend auf der Rotorflussverbindungsausgabe aus dem Flussverbindungsschätzungsmodell geschätzt.
3 Steuerungssystem Design
Basierend auf dem Prinzip der geschwindigkeitssensorenlosen Vektorsteuerung wird TMS320F2812 als Hardware des Steuerungssystems für die Steuerung des Core-Controllers ausgewählt und das Softwareprogramm wird auf der Compilierungsplattform von CCS2000 geschrieben.
3.1 Hardware-Design
Das Geschwindigkeitssensorlose Vektorsteuersystem besteht auch aus einer Hauptschaltung und einer Steuerschaltung. Das System bildet eine dreiphasige Wechselrichterschaltung mit IGBT-Leistungsgeräten. Die Gleichrichterschaltung, die Filterschaltung, die Ansteuerschutzschaltung und der IGBT sind zu einem Hauptschaltkreis des Universal-Frequenzumrichters vom AC-Typ kombiniert. Der Kontrollkern besteht aus TMS320F2812 als Kern. Der DSP ist für die Abtastung des Dreiphasenstroms des Motors verantwortlich, realisiert den Algorithmus der drehzahlsensorlosen Vektorregelung und gibt schließlich die dreiphasige Inverter-Brücke des PWM-Antriebs aus [3].
3.2 Softwaredesign
Die Systemsoftware ist in der Sprache C geschrieben und umfasst hauptsächlich das Hauptprogramm und das Unterprogramm für das Timer-Unterlauf-Terminal.
4. Fazit
Mit der Entwicklung verschiedener Steuerungstheorien, digitaler Signalprozessoren (DSPs) und ihrer weit verbreiteten Anwendung in der Motorsteuerung ist die Entwicklung der Motorsteuerungstechnik in eine neue Phase getreten. Aus den Forschungsarbeiten in diesem Artikel ist ersichtlich, dass das bürstenlose Gleichstrommotor-Steuersystem mit TMS320F2812 als Herzstück eine hohe Regelgenauigkeit, eine starke Echtzeitleistung, einen geringen Systemstromverbrauch aufweist und sehr umfangreiche Steuerfunktionen realisieren kann. Dies sind traditionelle Steuersysteme. Unübertroffen verkörpert vollständig die Überlegenheit der DSP-Steuerung.
