2。1。2  变频调速方式 5

2。2  异步电动机的物理模型 7

2。3  坐标变换理论及变换矩阵 10

2。3。1  三相静止坐标系与两相静止坐标系之间的坐标变换（3s/2s） 10

2。3。2  两相静止坐标系与两相旋转坐标系之间的坐标变换（2s/2r） 11

2。4  不同坐标系下的异步电动机数学模型 13

2。4。1  两相静止坐标系下的异步电动机数学模型 13

2。4。2  两相旋转坐标系下的异步电动机数学模型 13

2。5  基于转子磁场定向的异步电动机矢量控制方法 14

2。6  本章小结 17

第三章 矢量控制的硬件设计 18

3。1  系统总体设计 18

3。2 TMS320LF2407A DSP 简介 19

3。3  主电路设计 20

3。4  单片开关电源设计 21

3。5  驱动与保护电路设计 22

3。5。1  驱动电路设计 22

3。5。2  过压保护和欠压保护电路设计 24

3。6  检测电路设计 26

3。6。1  电流检测电路设计 26

3。6。2  速度检测电路设计 26

3。6。3  缺相检测电路设计 27

3。7  系统抗干扰设计 29

3。8  本章小结 30

总结和展望 31

工作总结 31

进一步工作展望 31

致 谢 32

参考文献 33

第一章 绪论

1。1 课题的研究背景和意义

19 世纪初的第二次工业促使了直流电动机以及交流电动机的出现，由于当 时对交流电磁控制理论的研究还很浅显，因此跟交流电动机比较起来，直流电动机 的转矩更加容易被控制，并且直流调速传动还具有起动速度快、制动性能好、调速 范围宽以及静态误差较小等优势，因此 1980 年之前各类工业生产现场普遍使用直流 电动机进行调速传动。目前工业生产发展要求调速传动系统必须满足高度可靠性、 易用性以及易维护性。因此调速性能良好的直流电动机也存在着以下一些致命弱点： 直流调速系统实际应用中对环境要求很高，系统稳定性差且难以维护，生产成本高 而且效率低下，其载荷、电压、电流和转速都受到换相等因素的制约。因此直流电 动机无法适应现代调速传动系统的要求。

正是由于直流调速系统的这些缺点，促使人们将以前只用作于恒速传动的交流 电动机应用到调速系统。随着社会生产力的不断进步，人们对调速传动系统的性能 要求也越来越高，而随着现代控制理论的飞速发展，电力电子技术的日益突破以及 微处理器的不断涌现，交流电动机调速传动理论日益成熟，调速装置也日益完善， 之前相对于直流电动机调速传动系统一直处于弱势的异步电动机调速传动系统得到 长足发展。工业生产中出现了多种类型的交流电机调速传动系统。其在实际应用中 的控制技术也越来越成熟，调速的性能已经赶得上直流电动机，其应用范围也越来 越广。随着近年来节能环保的观念深入人心，交流传动调速系统的算法一直在推陈 出新，从早期的 PI 算法到最近的模糊算法以及未来主流的神经网络算法，控制理论 则由先前的降压调速、串极调速发展到现在主流的变频调速，新型控制理论和算法 在电机速度控制领域不断发展和应用。近年来变频调速技术成为了交流调速系统发 展的主流方向，而直接转矩控制以及矢量控制则是交流变频技术中的两种有名的控 制策略，目前普遍使用的 SPWM 算法和 SVPWM 算法均属于矢量控制方式。总而 言之，这几年交流变频调速传动系统已经有完全取代直流调速传动的趋势，其在国 家经济和日常生产活动中的比重越来越大，已然成为调速传动系统的主体。交流调