摘 要

过去的几十年来,交流异步电机的研究发展一直是汽车行业的研究主题,与原来相对落后的直流电动机的各类系统相比,交流异步电动机的优势非常明显,其中最为突出的优点就是运行效率高、维护需求低、可以调速的范围大等。所以在早些时期异步电动机就被应用于电动汽车驱动设备中了。

当今时代，各种新兴技术日新月异，在工业技术不断发展的基础上，异步电动机以其优越的工作性能和稳定的工作状态被广泛应用于各种驱动装置的驱动系统，这为异步电动机在用于设计各种控制系统方面开拓了广阔的市场。然而作为一个控制系统，控制芯片的选择又十分重要，DSP芯片以其运算功能强大、数字信号处理更快、程序存储空间大、外围电路设计简单以及数模快速转换等优越的工作性能，在当今时代即将成为各种控制系统设计的主流芯片。本文将高速异步电动机作为控制器要控制的对象，以TMS32OF2812为基础设计了一种功能齐全高速异步电动机控制器，硬件设计方面包括DSP最小系统设计、通信通道设计、IGBT驱动板设计、电压电流检测设计、电源设计等。

关键词：异步电动机 高速 DSP芯片 控制器

Abstract

Over the past few decades, researchers develop AC induction motor has been a research topic in the automotive industry, the relatively backward compared with the original system of various types of DC motors, AC induction motor's advantage is obvious, the most prominent advantage is efficiency high and low maintenance needs, you can a wide range of speed and the like. So earlier period was asynchronous motors used in electric vehicles in the drive device.

The modern era, a variety of emerging technologies with each passing day, based on the continuous development of industrial technology, based on the asynchronous motor with its superior performance and stable working conditions are widely used in various drive units of a drive system, which is used in asynchronous motor the design of various control systems opened up a vast market. However, as a control system, a control chip and the choice is very important, DSP chip for its powerful computing, digital signal processing faster program memory space, simple peripheral circuit design, and fast digital-analog conversion superior performance in today era is about to become a variety of control system design mainstream chip. In this paper, high-speed induction motor controller as an object to be controlled in order to TMS32OF2812 is designed based on a full-featured high-speed asynchronous motor controller hardware design including the DSP smallest system design, communication interface design, IGBT driver board design, voltage and current detection design, power design.

Keywords: asynchronous motor ,speed ,DSP chip ,controller

目录

第1章 绪论 1

1.1 论文选题背景 1

1.2 国内外研究现状分析 1

1.3 交流异步电机控制技术的发展 2

1.4 论文的目的和意义 3

1.5 论文的内容安排 3

第2章 控制策略分析 5

2.1 PWM控制技术 5

2.2 VF控制与矢量控制 5

2.3 可行性方案研究 6

2.4 异步电动机的数学模型 6

2.5 总体方案设计 7

第3章 控制器硬件电路 9

3.1 DSP最小系统设计 9

3.1.1 系统整体模块设计 9

3.1.2 DSP外围电路设计 9

3.1.3 DSP芯片接口电路 14

3.2 电压电流检测电路 15

3.3 电机转速检测电路 17

3.4 按键控制电路设计 18

3.5 功率变换电路设计 18

3.6 IGBT驱动电路设计 19

3.7 保护电路设计 21

3.7.1 温度保护电路设计 21

3.7.2 报警信号电路设计 21

第4章 基本元件简介 24

4.1 TMS320F2812芯片简介 24

4.2 TPS767D318芯片简介 25

4.3 MAX232芯片简介 25

4.4 6N137光耦合器简介 26

4.5 IR2132S驱动芯片简介 27

第5章 结论与展望 29

5.1 结论 29

5.2 展望 29

参考文献 30

附录A 系统各部分电路图 31

附录B DSP2812引脚图 33

附录C 元器件表 34

致谢 35

第1章 绪论

1.1 论文选题背景

当今时代，在工业的快速成长的背景下，我们居住的地球面临的环境重度污染和资源严重短缺的问题越来越明显，特别是由于汽车的普及，大气污染问题十分严重，而引起这种状况的主要原因就是各种尾气废气的排放过度，这使得温室效应不断加剧和酸雨状况发生频率不断增高，还有最近经常出现并且长期不消散的严重的雾霾天气也与其脱不了干系，我们的身体健康也因此得不到应有的保障。但是作为现代发展的主题，汽车行业的发展的作用变得越来越重要，为了缓解和解决这一问题，我们可以通过创新一些新的电动汽车来取代原有的旧式工业汽车，这是我们发展所要面临的必然选择。而作为电动汽车的核心装备——电动机的创新更是不可忽视的，高速异步电动机作为当今时代使用率最为广泛的电机之一，具有构造简单，使用方便，性能优越，造价不高，低转矩脉动，低噪声，不需要位置传感器，转速极限高等优点，并且异步电动机的矢量控制调速技术已经相对比较成熟可靠，这使得异步电动机驱动控制系统相对来说具有较大的优势，因而较早的被应用于电动汽车的驱动系统，时至今日依然是电动汽车驱动系统的主要装备之一，在国外更是已经被普遍应用于各类新型电动汽车的驱动电机。所以，大力发展我国新一代高速异步电动机控制系统，改善我国异步电动机控制技术相对落后的局面，具有重大的现实意义。

1.2 国内外研究现状分析