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[摘 要]随着我国的科技发展水平在不断地提高，人们对电机的控制需求也在不断地提高。我国正在加强对电机控制技术的研究。为了提高变频的动静结合，采用了SVPWM技术进行控制，从而达到了电机变频调速系统的优化，解决了电机原有的不足。
[关键词]三相交流电机；变频调速；优化；设计
中图分类号：TV91；TV544 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0027-01
三相交流电机系统的控制是集中了多门学科的结果，是目前应用最为广泛的电机，然而，随着日前需求量的增大以及科技发展的速度，变频调速成为了最有前途的调速方式来提高电机的功能。本文通过对PWM技术进行介绍，当然也介绍了SPWM以及SVPWM技术的控制，其次，还会介绍变频调控系统的硬件软件的设计，让读者更加了解其控制原理。
1 研究背景
在某些学校一直将电机作为一个实验的内容交给学生们当作实验课，目的就是希望学生们更加的了解电机的结构。本文的内容阐述了电机控制的整个系统，并且将其整体流程展现出来，以方便读者的理解。
我国使用电机的时间很久，从直流电机至交流电机是很大的进步。这一进步将直流电机存在不好修理等极大的问题解决了。然而，目前高性能的交流驱动就是变频驱动。笔者本次将对变频调速的控制原理进行简单的研究。
2 三相交流电机的介绍
三相交流电的使用原理就是通过改变交流电路的频率变化，从而提高电机的速度，在提高了频率的三相交流异步电机在很多方面都优于直流电机，而且其系统的可靠性和抗干扰性能都相比直流电机来讲提高了不少，就此情况，国内外有很多大学的专家都在积极研究。随着科技的不断发展， dsp的出现替代了模拟的集成电路，他的功能适合电机控制一些较为复杂的算法。对于目前的情况而言，可以通过电力电子元器件、动态数学模型的控制方法、以及计算机技术对电机进行进一步的优化。
3 变频调速的 PWM 技术的原理介绍
PWM一直作为电机变频调速的核心内容，其被广泛的运用于变频电机。通常情况下，我们所说的PWM技术就是通过控制全控型功率半导体器件的开和关，产生具有一定形状的电压脉冲序列，以此来实现变压变频控制和消除谐波为目的的一门技术。这种PWM调制技术以高精度、高响应、高稳定性得到一致好评。
作为介绍，SPWM作为目前广泛利用的PWM的一种，SPWM的波形控制逆变电路中开关器件的通断，通过改变调制波的频率和幅值调节逆变电路输出电压的频率和幅值，从而实现提速。
而SVPWM主要是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。相比传统的SPWM方法，SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，由于比较简单，因此，其也比较实用，其地位也变得十分重要，需要受到重视。
4 变频调速控制系统硬件设计
相对来说，变频调速控制系统的硬件设计不是十分容易的，要通过合理的分工，才能实现系统能达到最好的状态。变频调速控制系统的硬件设计需要综合多个学科的知识才能实现良好的发挥，由此可见，其设计是一个十分复杂的问题。对于变频调速控制系统的硬件设计来讲一定要十分重视，没有一个系统会在漏洞百出的硬件设计上依旧能良好运行的，也就是说硬件设计是系统能够良好运行的保障。
4.1 简要分析数字信号处理器
数字信号处理器具有很强的计算能力，其通常都是实时的处理数据，一般不会允许延迟的情况出现，因此，其具有高精度、高准确度以及高稳定性和可靠性的优点。DSP在其应用的时候不仅保留了其自己系统的优势，还提高了其对数据的实时处理能力，尤其是其乘法累加器结构，极大的提高了其工作效率。
4.2 三相异步电机变频调速控制系统的设计
对于三相异步电机变频调速控制技术的设计涉及以下几个方面：总体制定：通过整体控制系统的功能选择；主电路的设计；确定各个元器件；制定算法；选择芯片；确定系统硬件以及软件的设计；以及考虑最后的实践。如此全部完成就算是完成了三相异步电机变频调速控制技术的设计。
4.3 有关硬件电路的搭配
电路作为硬件质量的保障，其所扮演的角色十分重要。电源干扰是其中重要的干扰之一，因此，关于电源电路的设计就更为重要，然而，控制系统的地线接法能够抑制此干扰。除此之外，还要设置欠压和过压的保护电路以及过流保护电路等等，以免出现电压过低、电压过高或者电流过高的情况烧坏电路。
4.4 硬件设计中的注意事项
在硬件设计之中最大的麻烦就是电源的干扰问题，可以通过控制系统的地线接法来抑制此干扰，还可以通过信号处理电路进行防御，为了提高其安全性以及稳定性一定要做好此类抗干扰的问题。除了硬件本身的问题，在测量硬件的时候测量仪也可能会成为一种干扰，为了解决这个问题，一般情况之下会选择在大地和示波器探头之间接一个几百以上皮法的大电容，这样做的效果就是可以有效的减小其干扰力，有利于硬件更好的测试。
5 变频调速控制系统软件设计
5.1 有关DSP 的介绍
DSP芯片在一般情况下适合电机的控制，因此，它被广泛的运用于交流电机数字控制的方面，其具有快速实时处理各种数字信号和控制其他动作的特点。其主要的特点就是实时的效果明显，具有高效性的优势，相关人士发挥了DSP对数字信号处理的高速运行、以及其能够同时进行多个操作的优点，提高了其运用的范围，使得其使用范围不断被扩大。除此之外，它的使用价格也十分廉价，无需投入太多就可以发挥作用，经过了不断的创新之后，人们设计出了带有乘法计算器的DSP芯片，不能不说这是一个十分优良的处理器。
5.2 简要分析程序流程
变频调速控制系统的软件程序流程首先是进入系统时钟的初始化，其次依次进入DSP各模块时钟的初始化，中断模块的初始化，速度、电流、磁链调节器参数的初始化，QEP模块的初始化，PWM模块的初始化，GPIO引脚的初始化，定时器寄存器的初始化，内置AD模块的初始化，按键和数码管模块的初始化，然后进入空循环。其在进入每个环节都在进行数据的采样和计算，从而实现其良好的运行效果。
5.3 其他模块设计简述
除了以上的程序介绍，还有电流采集设计、速度采集以及串口设计等等。变频处理是通过采集的电流数据以及速度数据来决定的，也就是说电流数据和速度数据是其变频的基本组成。通过定时的测定和采集从而实现变频的可能。然而，串口就是让数据一个一个的按照顺序传送，其稳定、安全，适合长距离的数据输送，使得其被广泛使用。通过串口通信可以实现数据的良好传递，方便彼此之间的数据交流。在此软件之中其数据的传输方式是，先将其传送给了DSP芯片，DSP随之将其显示在上机位上，从而达到了数据的利用。
总结
由以上可知，本文介绍了三相交流电机，还介绍了变频的PWM技术和其中的SPWM和SVPWM的相关内容，我们也知道了电机变频控制系统的硬件与软件的设计简要内容。随着我国的电机变频技术正在不断的发展与进步，目前还比较先进的电机变频系统也会逐渐变得落后。同时，相关人士也在不断的研究新的技术不仅是为了满足现阶段的要求，又是为了满足未来的发展需求。希望我国的电机变频系统能够发展的越来越快。
参考文献
[1] 包西平，吉智， 新型中小功率矿井提升机双PWM变频调速系统的研究[J]，工矿自动化，2011，（07）：43-47.
[2] 梁锦泽，曾岳南，张雪群，等，三相电压型PWM整流器建模与仿真[J]，通信电源技术，2011，25（01）：26-31.
[关键词]三相交流电机；变频调速；优化；设计
中图分类号：TV91；TV544 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0027-01
三相交流电机系统的控制是集中了多门学科的结果，是目前应用最为广泛的电机，然而，随着日前需求量的增大以及科技发展的速度，变频调速成为了最有前途的调速方式来提高电机的功能。本文通过对PWM技术进行介绍，当然也介绍了SPWM以及SVPWM技术的控制，其次，还会介绍变频调控系统的硬件软件的设计，让读者更加了解其控制原理。
1 研究背景
在某些学校一直将电机作为一个实验的内容交给学生们当作实验课，目的就是希望学生们更加的了解电机的结构。本文的内容阐述了电机控制的整个系统，并且将其整体流程展现出来，以方便读者的理解。
我国使用电机的时间很久，从直流电机至交流电机是很大的进步。这一进步将直流电机存在不好修理等极大的问题解决了。然而，目前高性能的交流驱动就是变频驱动。笔者本次将对变频调速的控制原理进行简单的研究。
2 三相交流电机的介绍
三相交流电的使用原理就是通过改变交流电路的频率变化，从而提高电机的速度，在提高了频率的三相交流异步电机在很多方面都优于直流电机，而且其系统的可靠性和抗干扰性能都相比直流电机来讲提高了不少，就此情况，国内外有很多大学的专家都在积极研究。随着科技的不断发展， dsp的出现替代了模拟的集成电路，他的功能适合电机控制一些较为复杂的算法。对于目前的情况而言，可以通过电力电子元器件、动态数学模型的控制方法、以及计算机技术对电机进行进一步的优化。
3 变频调速的 PWM 技术的原理介绍
PWM一直作为电机变频调速的核心内容，其被广泛的运用于变频电机。通常情况下，我们所说的PWM技术就是通过控制全控型功率半导体器件的开和关，产生具有一定形状的电压脉冲序列，以此来实现变压变频控制和消除谐波为目的的一门技术。这种PWM调制技术以高精度、高响应、高稳定性得到一致好评。
作为介绍，SPWM作为目前广泛利用的PWM的一种，SPWM的波形控制逆变电路中开关器件的通断，通过改变调制波的频率和幅值调节逆变电路输出电压的频率和幅值，从而实现提速。
而SVPWM主要是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。相比传统的SPWM方法，SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，由于比较简单，因此，其也比较实用，其地位也变得十分重要，需要受到重视。
4 变频调速控制系统硬件设计
相对来说，变频调速控制系统的硬件设计不是十分容易的，要通过合理的分工，才能实现系统能达到最好的状态。变频调速控制系统的硬件设计需要综合多个学科的知识才能实现良好的发挥，由此可见，其设计是一个十分复杂的问题。对于变频调速控制系统的硬件设计来讲一定要十分重视，没有一个系统会在漏洞百出的硬件设计上依旧能良好运行的，也就是说硬件设计是系统能够良好运行的保障。
4.1 简要分析数字信号处理器
数字信号处理器具有很强的计算能力，其通常都是实时的处理数据，一般不会允许延迟的情况出现，因此，其具有高精度、高准确度以及高稳定性和可靠性的优点。DSP在其应用的时候不仅保留了其自己系统的优势，还提高了其对数据的实时处理能力，尤其是其乘法累加器结构，极大的提高了其工作效率。
4.2 三相异步电机变频调速控制系统的设计
对于三相异步电机变频调速控制技术的设计涉及以下几个方面：总体制定：通过整体控制系统的功能选择；主电路的设计；确定各个元器件；制定算法；选择芯片；确定系统硬件以及软件的设计；以及考虑最后的实践。如此全部完成就算是完成了三相异步电机变频调速控制技术的设计。
4.3 有关硬件电路的搭配
电路作为硬件质量的保障，其所扮演的角色十分重要。电源干扰是其中重要的干扰之一，因此，关于电源电路的设计就更为重要，然而，控制系统的地线接法能够抑制此干扰。除此之外，还要设置欠压和过压的保护电路以及过流保护电路等等，以免出现电压过低、电压过高或者电流过高的情况烧坏电路。
4.4 硬件设计中的注意事项
在硬件设计之中最大的麻烦就是电源的干扰问题，可以通过控制系统的地线接法来抑制此干扰，还可以通过信号处理电路进行防御，为了提高其安全性以及稳定性一定要做好此类抗干扰的问题。除了硬件本身的问题，在测量硬件的时候测量仪也可能会成为一种干扰，为了解决这个问题，一般情况之下会选择在大地和示波器探头之间接一个几百以上皮法的大电容，这样做的效果就是可以有效的减小其干扰力，有利于硬件更好的测试。
5 变频调速控制系统软件设计
5.1 有关DSP 的介绍
DSP芯片在一般情况下适合电机的控制，因此，它被广泛的运用于交流电机数字控制的方面，其具有快速实时处理各种数字信号和控制其他动作的特点。其主要的特点就是实时的效果明显，具有高效性的优势，相关人士发挥了DSP对数字信号处理的高速运行、以及其能够同时进行多个操作的优点，提高了其运用的范围，使得其使用范围不断被扩大。除此之外，它的使用价格也十分廉价，无需投入太多就可以发挥作用，经过了不断的创新之后，人们设计出了带有乘法计算器的DSP芯片，不能不说这是一个十分优良的处理器。
5.2 简要分析程序流程
变频调速控制系统的软件程序流程首先是进入系统时钟的初始化，其次依次进入DSP各模块时钟的初始化，中断模块的初始化，速度、电流、磁链调节器参数的初始化，QEP模块的初始化，PWM模块的初始化，GPIO引脚的初始化，定时器寄存器的初始化，内置AD模块的初始化，按键和数码管模块的初始化，然后进入空循环。其在进入每个环节都在进行数据的采样和计算，从而实现其良好的运行效果。
5.3 其他模块设计简述
除了以上的程序介绍，还有电流采集设计、速度采集以及串口设计等等。变频处理是通过采集的电流数据以及速度数据来决定的，也就是说电流数据和速度数据是其变频的基本组成。通过定时的测定和采集从而实现变频的可能。然而，串口就是让数据一个一个的按照顺序传送，其稳定、安全，适合长距离的数据输送，使得其被广泛使用。通过串口通信可以实现数据的良好传递，方便彼此之间的数据交流。在此软件之中其数据的传输方式是，先将其传送给了DSP芯片，DSP随之将其显示在上机位上，从而达到了数据的利用。
总结
由以上可知，本文介绍了三相交流电机，还介绍了变频的PWM技术和其中的SPWM和SVPWM的相关内容，我们也知道了电机变频控制系统的硬件与软件的设计简要内容。随着我国的电机变频技术正在不断的发展与进步，目前还比较先进的电机变频系统也会逐渐变得落后。同时，相关人士也在不断的研究新的技术不仅是为了满足现阶段的要求，又是为了满足未来的发展需求。希望我国的电机变频系统能够发展的越来越快。
参考文献
[1] 包西平，吉智， 新型中小功率矿井提升机双PWM变频调速系统的研究[J]，工矿自动化，2011，（07）：43-47.
[2] 梁锦泽，曾岳南，张雪群，等，三相电压型PWM整流器建模与仿真[J]，通信电源技术，2011，25（01）：26-31.