基于TMS320LF2407A的异步交流电机控制系统设计
1绪论
随着电力电子技术，微电子技术，计算机技术和先进的控制理论的发展，交流电机控制技术得到了迅速发展。特别是在交流电机控制理论方面,学者提出了内置矢量控制，商接转矩控制和智能控制一系列的控制理论和交流电机控制技术的理论，这些改善计划已取得了显着的贡献。同时，交流电机控制技术的发展是与特定的实际应用相结合，只有当这些先进的控制理论应用到实际系统中，才能促进对交流电机控制技术的发展。因此，可以实现控制算法数字化控制系统，是交流电机控制理论的重要平台。本文的主要内容是TI公司生产的32点高性能DSP芯片TMS320LF2407A为核心，做一个功能强大易于使用的数字交流电机控制系统设计。在硬件方面，最初做电路板DSP的系统设计，调试的实验分析系统，以实现数字控制交流电机的基本功能的问题。适用于交流电机控制技术的研究平台和运动控制教学实验平台对运行结果进行了分析，阐述了系统的硬件和软件的设计方法和发展问题，并讨论了进一步的研究方向。
数字信号处理器已超过20年的发展，最初只在信号处理的领域中应用的。近年来，随着半导体技术的发展，因为他突出的运算能力能够实现众多复杂的控制算法和功能，而且其同时具有实时处理能力和控制外设功能，在控制区域也有所应用。数字化控制系统，克服了模拟控制系统的很多缺点，其抗干扰能力强，可实现复杂的控制，可靠性高，控制的灵活性强。 TMS320LF2407A是新的高性能16位定点数字信号处理器，专为数字控制设计，集DSP的高速信号处理能力和优化的外围电路控制于一体，在数字控制系统中可以被广泛应用。 在这个系统的设计主要是做了硬件设计，包括主电路的整流电路，逆变器电路和控制电路的DSP最小系统设计，外围硬件设计中，电流检测电路，速度检测电路和保护电路选择和设计。
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2 三相异步电动机的结构与工作原理
2.1 三相异步电机的结构
三相异步电动机的两个基本组成部分为定子和转子。此外还有端盖、风扇等一些附属部分，如图2.1所示。
图 2.1 三相电动机的结构示意图
1）．定子
三相异步电动机的定子由三部分组成：
定子铁心 定子 组 机座 定子绕由厚度为0.5mm的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片内圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放定子三相绕组AX、BY、CZ。 三组用漆包线绕制好的，对称地嵌入定子铁心槽内的相同的线圈。这三相绕组可接成星形或三角形。 机座用铸铁或铸钢制成，其作用是固定铁心和绕组 2
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2）．转子
转子铁心 转子 组 转轴 上应用得最广泛的一种电动机。
为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在0.2~1.0mm之间。
转子绕由厚度为0.5mm的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片外圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放转子三相绕组。 转子绕组有两种形式： 鼠笼式 -- 鼠笼式异步电动机。 绕线式 -- 绕线式异步电动机。 转轴上加机械负载 三相异步电动机的转子由三部分组成：
鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产2.2 工作原理
1）．基本原理
三相异步电动机的工作原理，如图2.2所示。
图 2.2 三相异步电动机工作原理
(1)．演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当
转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。
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(2)．现象解释：当磁铁旋转时，磁铁和闭合的导体相对运动，鼠笼导体
切割磁力线而在其内部产生电动势和感应电流。感应电流使导体的受电磁力作用，然后导体沿磁体旋转的方向旋转，这就是异步电机的基本原理。
(3)．结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。 2）．旋转磁场 （1）．产生
图2-3表示最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互差1200
的规律对称排列。并接成星形与三相电源U、V、W相联。则三相定子绕组便通过三相对称电流：随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场(2-4)。
iC
图 2-3 三相异步电动机定子接线
?iU?Imsin?t?0?iV?Imsin(?t?120)?0?iW?Imsin(?t?120)iAAZXYBiBC
当?t=00时，iA?0，AX绕组中无电流；iB为负，BY绕组中的电流从Y
流入B1流出；iC为正，CZ绕组中的电流从C流入Z流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图2-4（a）所示。
当?t=1200时，iB?0，BY绕组中无电流；iA为正，AX绕组中的电流从A流入X流出；iC为负，CZ绕组中的电流从Z流入C流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图2-4（b）所示。
当?t=2400时，iC?0，CZ绕组中无电流；iA为负，AX绕组中的电流从
iX流入A流出；B为正，BY绕组中的电流从B流入Y流出；由右手螺旋定则
可得合成磁场的方向如图2-4（c）所示。
可以看出，当定子绕组的电流的变化而变化一个周期时，当前的旋转空间相序的合成磁场方向。与三相定子绕组的电流不断通过合成产生的磁场的周期性变化，也继续旋转，所以称为旋转磁场。
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i O
iAiBiCωt120° 240° 360° A A图 2-4 旋转磁场的形成 A×·（2）．旋转磁场的方向 ZYY×ZY·Z旋转磁场的方向是由三相绕组电流相序决定，只需·×如果你想改变旋转方向，改变定子绕组中通入的电流相序，即将三个电源线的任何两个对换。此时，转子的旋转的方向改变。 ·B×C· C
·BC××BXXX(a) ωt = 0° (b) ωt = 120° (c) ωt = 240° 图2.4
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