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双馈电机也称交流励磁电机,它包括绕线异步电机本身和交流励磁自动控制系统。它从电机转子侧引入变频电源,改变励磁电压的频率能调节电机转速,改变励磁电压的幅值能调节电机的有功,改变励磁电压的相位能调节电机的无功。其转速既可在同步转速以下调节,也可超越同步转速向上调节。
本课题中双馈调速系统采用交—交变频器作交流励磁电源,控制部分以DSP为核心,根据反馈控制思想采用速度环、电流环、功率因数环三个环实施闭环控制,因此需要实时检测电机速度、转子电流等信号,这些信号的准确性直接关系到电机调速性能的好坏。检测部分主要完成信号采集、滤波和电平转换等功能,为微处理器DSP提供0~3.3V的模拟信号,供DSP运算和控制使用,这里选用的DSP是专用于电机控制的16位定点DSP芯片TMS320LF2407A。需要采集的信号有:电机定子电压/电流、转子电流、电机转速、转子位置、转子转差频率等。其中定子电压采用小功率变压器检测,定子电流和转子电流采用霍尔电流传感器检测,电机转速和转子位置采用数字式脉冲编码器进行检测,而转子转差频率采用软件算法,励磁电流(或电压)相位则采用矢量变换和控制实现。
本论文设计并制作了检测部分硬件电路,包括用于处理定子电压和转子电流的两个滤波电路,由于DSP需要的是0~3.3V的单极性信号,因此滤波电路的输出信号还需要通过信号调理电路进行电平转换之后再送入DSP。此外还用汇编语言编制了测量电机转速、转差频率和转子位置所需的程序。在AC/AC变频器换组切换电路中还需解决励磁电流极性和电流过零的检测。