基于ARM微处理器的交流变频调速系统及调速方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于ARM微处理器的交流变频调速系统，它包括电压检测模块、电流检测模块、转速检测模块、处理器和交流变频调速系统主回路，电压检测模块用于检测交流变频调速系统主回路中逆变器输入端的电压值；电流检测模块用于检测交流变频调速系统主回路中三相异步电动机定子两相电流值，所述转速检测模块用于检测交流变频调速系统主回路中三相异步电动机的电机转速值，所述处理器用于根据检测到的上述电压值、定子两相电流值和电机转速值生成SVPWM信号以驱动交流变频调速系统主回路的逆变器。本发明专利技术能够有效改善交流变频调速系统的实时性和控制精度。

AC variable frequency speed regulation system and speed regulation method based on ARM microprocessor

The invention relates to an AC variable frequency speed control system based on ARM microprocessor, which comprises a voltage detection module, current detection module, speed detection module, processor and AC frequency control system of main circuit, voltage detection module is used for input voltage inverter main circuit test of AC variable frequency speed regulation system in the end; the current detection module for detecting AC main circuit frequency control system of three-phase asynchronous motor stator current value, the speed detection module for motor speed three-phase asynchronous motor main circuit test AC frequency control system value, the processor is used for the voltage according to the detected value, the stator current value and the motor speed value of inverter to generate SVPWM signal to drive the main circuit of AC inverter speed control system. The invention can effectively improve the real-time performance and control precision of the AC frequency conversion speed control system.

【技术实现步骤摘要】
基于ARM微处理器的交流变频调速系统及调速方法
本专利技术涉及交流变频调速
，具体涉及一种基于ARM微处理器的交流变频调速系统及调速方法。
技术介绍
电力电子技术的迅猛发展带来了交流变频调速技术的革新，使其逐渐成为电气传动领域的主流技术。交流电机采用变频调速技术是当今电机调速的主要潮流，具有体积小、重量轻、通用性强、操作简便等优点。此外，在调速范围、调速精度、工作效率等方面也具有很强的优势，因此深受诸如电气、钢铁、石油、电力机车等传统工业领域的青睐。不仅如此，其在洗衣机、空调、电冰箱等家电产品中也得到广泛的应用，极大地改善了人们的生产、生活质量。交流变频调速技术的核心是变频器，通过改变电机工作电源频率来实现电动机转速的自动调节。调节频率的同时还可以调节电源电压的范围，从而解决了由于电网电压的不稳定所造成的电机不能正常工作的难题。随着生产需求的不断提高，对电机调速的实时性、精准性的要求也日益严格。目前现有的交流变频调速系统的实时性和精准性均不够完善，一定程度上制约了其应用范围以及工业生产的发展。因此，为了适应生产需求，改善交流变频调速系统的实时性和控制精度，成为一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于ARM微处理器的交流变频调速系统及调速方法，本专利技术在AMR内核微处理器的基础上，同时采用空间电压矢量脉宽调制技术及矢量控制方法，能够有效改善交流变频调速系统的实时性和控制精度。为解决上述技术问题，本专利技术公开的一种基于ARM微处理器的交流变频调速系统，其特征在于：它包括电压检测模块、电流检测模块、转速检测模块、处理器和交流变频调速系统主回路，所述电压检测模块用于检测交流变频调速系统主回路中逆变器输入端的电压值；电流检测模块用于检测交流变频调速系统主回路中三相异步电动机定子两相电流值，所述转速检测模块用于检测交流变频调速系统主回路中三相异步电动机的电机转速值，所述处理器用于根据检测到的上述电压值、定子两相电流值和电机转速值生成SVPWM(空间矢量脉宽调制)信号以驱动交流变频调速系统主回路的逆变器。一种利用上述系统的交流变频调速方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：转速检测模块检测三相异步电动机的实际转速n及转子位置角θ，将实际转速n与转速参考值n*相比较，并利用处理器中的PI(proportionalintegralcontroller，比例调节和积分调节)控制单元和磁链控制单元得到定子相电流参考信号isd*和isq*；同时，电流检测模块检测三相异步电动机定子两相电流iA和iB，通过Clark变换得到电流信号isα和isβ，再依据转速检测模块测得的转子位置角θ，运用Park变换将电流信号isα和isβ变换到dq旋转坐标系下，得到电流信号isd和isq；步骤2：将电流信号isd和isq分别与定子相电流参考信号isd*和isq*相比较，并通过PI控制单元进行控制，输出dq旋转坐标系下的电压参考信号Usd*和Usq*，再依据转子位置角θ，运用Park逆变换得到电压参考信号Usα*和Usβ*；步骤3：将电压参考信号Usα*和Usβ*输入至处理器的SVPWM信号发生端口，并根据电压参考信号Usα*和Usβ*确定一个周期内电压矢量作用时间与总时间的比值，计算各相SVPWM信号的占空比，输出正确的SVPWM信号以驱动逆变器，从而输出频率和幅值可变的电压供给三相异步电动机工作，达到控制三相异步电动机转速的目的。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术基于ARM内核微处理器，同时采用空间电压矢量脉宽调制技术及矢量控制方法，实时检测电机的定子两相电流值和转速值，通过转速外环、电流内环控制的双闭环结构输出SVPWM信号驱动逆变器，改变电机工作电压的频率和幅值，从而实现了对电机转速的有效调节与控制，大大改善了交流变频调速系统的实时性和控制精度，使之更加适应现代化工业生产的需求。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术中异步电机矢量控制基本结构示意图。其中，1—光耦隔离驱动模块、2—电压检测模块、3—电流检测模块、4—转速检测模块、5—处理器、6—交流变频调速系统主回路、6.1—三相交流电源、6.2—整流器、6.3—平波模块、6.4—逆变器、6.5—滤波器、6.6—三相异步电动机。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明：本专利技术的基于ARM微处理器的交流变频调速系统，如图1所述，它包括电压检测模块2、电流检测模块3、转速检测模块4、处理器5(采用ST公司的STM32F427ARM微处理器)和交流变频调速系统主回路6，所述电压检测模块2(采用LEM公司的霍尔电压传感器LV25-P)用于检测交流变频调速系统主回路6中逆变器6.4输入端的电压值；电流检测模块3(采用LEM公司的霍尔电流传感器LTS6-NP)用于检测交流变频调速系统主回路6中三相异步电动机6.6定子两相电流值，实现矢量控制，所述转速检测模块4用于检测交流变频调速系统主回路6中三相异步电动机6.6的电机转速值，所述处理器5用于根据检测到的上述电压值、定子两相电流值和电机转速值生成SVPWM信号以驱动交流变频调速系统主回路6的逆变器6.4。上述技术方案中，所述电压检测模块2的电压值输出端连接处理器5的电压值输入端，电流检测模块3的定子两相电流值输出端连接处理器5的定子两相电流值输入端，转速检测模块4的电机转速值输出端连接处理器5的电机转速值输入端。上述技术方案中，它还包括光耦隔离驱动模块1，所述处理器5的SVPWM信号输出端通过光耦隔离驱动模块1连接逆变器6.4的控制信号输入端。上述技术方案中，所述交流变频调速系统主回路6包括三相交流电源6.1、整流器6.2、平波模块6.3、逆变器6.4、滤波器6.5和三相异步电动机6.6，其中，三相交流电源6.1的电能输出端连接整流器6.2的输入端，整流器6.2的输出端连接平波模块6.3的输入端，平波模块6.3的输出端连接逆变器6.4的输入端，逆变器6.4的输出端连接滤波器6.5的输入端，滤波器6.5的输出端连接三相异步电动机6.6电能输入端。上述技术方案中，所述整流器6.2采用三相桥式结构。上述技术方案中，平波模块6.3采用大容量电解电容和小容量薄膜电容，所述平波模块6.3起滤波作用，使整流器6.2输出电压趋近于直流。上述技术方案中，所述逆变器6.4为电压型PWM逆变器，所述电压型PWM(脉冲宽度调制)逆变器为由6个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)构成的桥式电路。上述技术方案中，处理器5通过检测直流母线电压和电机定子两相电流输出SVPWM信号控制逆变器6.4中各个绝缘栅双极型晶体管的接通和关断，确保逆变器的安全使用。上述技术方案中，所述转速检测模块4采用增量式编码器作为速度传感器。该编码器有A相、B相和Z相三路输出，其中A相、B相相差90°，每转一圈输出2048个脉冲，主要用于转速检测；Z相每转一圈输出一个脉冲，主要用于定位。所述光耦隔离驱动模块1采用安捷伦公司的光电隔离接口芯片HCPL4504，其内部集成了高灵敏度光传感器，极短的寄生延时确保了高速开关死区时间的安全，可以有效避免主回路对ARM微处理器的影响。一种利用上述系统的交流变频调速方法，该方法所采用的控制策略是基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ARM微处理器的交流变频调速系统，其特征在于：它包括电压检测模块(2)、电流检测模块(3)、转速检测模块(4)、处理器(5)和交流变频调速系统主回路(6)，所述电压检测模块(2)用于检测交流变频调速系统主回路(6)中逆变器(6.4)输入端的电压值；电流检测模块(3)用于检测交流变频调速系统主回路(6)中三相异步电动机(6.6)定子两相电流值，所述转速检测模块(4)用于检测交流变频调速系统主回路(6)中三相异步电动机(6.6)的电机转速值，所述处理器(5)用于根据检测到的上述电压值、定子两相电流值和电机转速值生成SVPWM信号以驱动交流变频调速系统主回路(6)的逆变器(6.4)。

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM微处理器的交流变频调速系统，其特征在于：它包括电压检测模块(2)、电流检测模块(3)、转速检测模块(4)、处理器(5)和交流变频调速系统主回路(6)，所述电压检测模块(2)用于检测交流变频调速系统主回路(6)中逆变器(6.4)输入端的电压值；电流检测模块(3)用于检测交流变频调速系统主回路(6)中三相异步电动机(6.6)定子两相电流值，所述转速检测模块(4)用于检测交流变频调速系统主回路(6)中三相异步电动机(6.6)的电机转速值，所述处理器(5)用于根据检测到的上述电压值、定子两相电流值和电机转速值生成SVPWM信号以驱动交流变频调速系统主回路(6)的逆变器(6.4)。2.根据权利要求1所述的基于ARM微处理器的交流变频调速系统，其特征在于：所述电压检测模块(2)的电压值输出端连接处理器(5)的电压值输入端，电流检测模块(3)的定子两相电流值输出端连接处理器(5)的定子两相电流值输入端，转速检测模块(4)的电机转速值输出端连接处理器(5)的电机转速值输入端。3.根据权利要求1所述的基于ARM微处理器的交流变频调速系统，其特征在于：它还包括光耦隔离驱动模块(1)，所述处理器(5)的SVPWM信号输出端通过光耦隔离驱动模块(1)连接逆变器(6.4)的控制信号输入端。4.根据权利要求1所述的基于ARM微处理器的交流变频调速系统，其特征在于：所述交流变频调速系统主回路(6)包括三相交流电源(6.1)、整流器(6.2)、平波模块(6.3)、逆变器(6.4)、滤波器(6.5)和三相异步电动机(6.6)，其中，三相交流电源(6.1)的电能输出端连接整流器(6.2)的输入端，整流器(6.2)的输出端连接平波模块(6.3)的输入端，平波模块(6.3)的输出端连接逆变器(6.4)的输入端，逆变器(6.4)的输出端连接滤波器(6.5)的输入端，滤波器(6.5)的输出端连接三相异步电动机(6.6)电能输入端。5.根据权利要求4所述的基于ARM微处理器的交流变频调速系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王路，赵云斌，邓龙海，姚磊，欧新，徐媛，张东辉，穆青青，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司贵阳供电局，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52