(黑龍江省能源研究所，哈爾濱 150001)

0 引 言

采煤機(jī)是煤礦開采的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，其安全、高效、穩(wěn)定地運(yùn)行是煤礦生產(chǎn)的重要保障。對(duì)采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)控制是其安全運(yùn)行的重要保障。由于新型電力電子器件的不斷發(fā)展，變頻技術(shù)獲得了高速發(fā)展。變頻器和交流電機(jī)構(gòu)成的可調(diào)速傳動(dòng)用于保證采煤機(jī)運(yùn)行可靠、平滑加減速和定位控制等功能[1-3]。文中采用TMS320F2812為變頻控制系統(tǒng)的核心，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究。

1 變頻調(diào)速系統(tǒng)

該變頻器設(shè)計(jì)采用TMS320F2812為控制系統(tǒng)的核心，采用EPM7128SLC84-15(84)為輔助控制電路。其主要實(shí)現(xiàn)了控制電動(dòng)機(jī)頻率在1～50 Hz內(nèi)可調(diào)，頻率分辨率為1 Hz。以TMS320F2812芯片作為電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的核心控制芯片[4-5]。基于TMS320F2812的電壓空間矢量PWM控制方案組成的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示。

圖1 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

由圖1可見，其主要由主電路、CPLD輔助控制電路、驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)電路、DSP控制器、和人機(jī)界面組成。

2 軟件的設(shè)計(jì)

2.1 主程序流程

主程序?qū)τ布妥兞窟M(jìn)行初始化，初始化各變量的地址，同時(shí)設(shè)定變量相應(yīng)的初值。其具體流程圖如圖2所示。

圖2 DSP主程序流程圖

2.2 PWM中斷服務(wù)程序

采用模塊化編程思想，控制系統(tǒng)的DSP可以方便地進(jìn)行電壓空間矢量的輸出。中斷程序是用來實(shí)現(xiàn)電壓和電流的檢測(cè)與控制，坐標(biāo)變換和的調(diào)制，中斷服務(wù)程序是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)矢量控制的核心[6]。其中中斷服務(wù)子程序具體流程如圖3所示。

圖3 PWM中斷服務(wù)子程序流程

2.3 SVPWM算法程序

SVPWM算法的流程:在α-β坐標(biāo)下系確定電機(jī)的輸出電壓u，分解電壓，在每個(gè)周期里，確定電壓u所在的扇區(qū)以及與此兩個(gè)相鄰的基本電壓矢量的uα和uβ;同時(shí)確定時(shí)間TX和TY的值;計(jì)算Tcm1，Tm2和Tcm3三個(gè)值并將其分別寫入相應(yīng)的寄存器CMPR1, CMPR2和CMPR3里。SVPWM具體算法流程如圖4所示。

圖4 SVPWM算法流程

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

控制系統(tǒng)DSP在50 Hz輸出的SVPWM波形如圖5所示。

圖5 50 Hz頻率輸出的SVPWM波形

DSP在50 Hz輸出的SVPWM波經(jīng)過低通濾波器得到的波形和三相電流波形如圖6所示。

圖6 50 Hz頻率經(jīng)過低通濾波器輸出波形

逆變電路在50 Hz的頻率時(shí)輸出三相電流波形如圖7所示。

圖7 50 Hz頻率的逆變電路輸出的電流波形

由圖7可知，采用SVPWM進(jìn)行調(diào)制時(shí)電機(jī)電流的諧波小，電機(jī)的電壓利用率高，高頻噪聲低。

4 結(jié)束語

所設(shè)計(jì)的變頻器采用軟件法實(shí)現(xiàn)了空間矢量脈寬調(diào)制，該方法比硬件法諧波含量相對(duì)減少，最終實(shí)現(xiàn)了頻率調(diào)節(jié)范圍為1～50 Hz的三相交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。使用該方法可以使逆變器輸出電流的諧波成分減少、使電動(dòng)機(jī)的諧波損耗明顯降低，同時(shí)減小轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，其能夠提高采煤機(jī)的效率，節(jié)約能耗，提高煤炭生產(chǎn)的效益。

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