[發明專利]基于ARM微處理器的交流變頻調速系統及調速方法

在審

• 申請號: 201710707810.4
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107425770A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 王路;趙云斌;鄧龍海;姚磊;歐新;徐媛;張東輝;穆青青
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司貴陽供電局;國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/08
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 潘杰,李滿

技術領域

本發明涉及交流變頻調速技術領域，具體涉及一種基于ARM微處理器的交流變頻調速系統及調速方法。

背景技術

電力電子技術的迅猛發展帶來了交流變頻調速技術的革新，使其逐漸成為電氣傳動領域的主流技術。交流電機采用變頻調速技術是當今電機調速的主要潮流，具有體積小、重量輕、通用性強、操作簡便等優點。此外，在調速范圍、調速精度、工作效率等方面也具有很強的優勢，因此深受諸如電氣、鋼鐵、石油、電力機車等傳統工業領域的青睞。不僅如此，其在洗衣機、空調、電冰箱等家電產品中也得到廣泛的應用，極大地改善了人們的生產、生活質量。

交流變頻調速技術的核心是變頻器，通過改變電機工作電源頻率來實現電動機轉速的自動調節。調節頻率的同時還可以調節電源電壓的范圍，從而解決了由于電網電壓的不穩定所造成的電機不能正常工作的難題。

隨著生產需求的不斷提高，對電機調速的實時性、精準性的要求也日益嚴格。目前現有的交流變頻調速系統的實時性和精準性均不夠完善，一定程度上制約了其應用范圍以及工業生產的發展。因此，為了適應生產需求，改善交流變頻調速系統的實時性和控制精度，成為一個亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于ARM微處理器的交流變頻調速系統及調速方法，本發明在AMR內核微處理器的基礎上，同時采用空間電壓矢量脈寬調制技術及矢量控制方法，能夠有效改善交流變頻調速系統的實時性和控制精度。

為解決上述技術問題，本發明公開的一種基于ARM微處理器的交流變頻調速系統，其特征在于：它包括電壓檢測模塊、電流檢測模塊、轉速檢測模塊、處理器和交流變頻調速系統主回路，所述電壓檢測模塊用于檢測交流變頻調速系統主回路中逆變器輸入端的電壓值；電流檢測模塊用于檢測交流變頻調速系統主回路中三相異步電動機定子兩相電流值，所述轉速檢測模塊用于檢測交流變頻調速系統主回路中三相異步電動機的電機轉速值，所述處理器用于根據檢測到的上述電壓值、定子兩相電流值和電機轉速值生成SVPWM(空間矢量脈寬調制)信號以驅動交流變頻調速系統主回路的逆變器。

一種利用上述系統的交流變頻調速方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：轉速檢測模塊檢測三相異步電動機的實際轉速n及轉子位置角θ，將實際轉速n與轉速參考值n^*相比較，并利用處理器中的PI(proportional integral controller，比例調節和積分調節)控制單元和磁鏈控制單元得到定子相電流參考信號i_sd^*和i_sq^*；

同時，電流檢測模塊檢測三相異步電動機定子兩相電流i_A和i_B，通過Clark變換得到電流信號i_sα和i_sβ，再依據轉速檢測模塊測得的轉子位置角θ，運用Park變換將電流信號i_sα和i_sβ變換到dq旋轉坐標系下，得到電流信號i_sd和i_sq；

步驟2：將電流信號i_sd和i_sq分別與定子相電流參考信號i_sd^*和i_sq^*相比較，并通過PI控制單元進行控制，輸出dq旋轉坐標系下的電壓參考信號U_sd^*和U_sq^*，再依據轉子位置角θ，運用Park逆變換得到電壓參考信號U_sα^*和U_sβ^*；

步驟3：將電壓參考信號U_sα^*和U_sβ^*輸入至處理器的SVPWM信號發生端口，并根據電壓參考信號U_sα^*和U_sβ^*確定一個周期內電壓矢量作用時間與總時間的比值，計算各相SVPWM信號的占空比，輸出正確的SVPWM信號以驅動逆變器，從而輸出頻率和幅值可變的電壓供給三相異步電動機工作，達到控制三相異步電動機轉速的目的。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：