3.2.3 控制策略实验研究

1.驱动系统硬件

本书所采用的硬件系统平台如图3-19所示，是以TMS320F2812为核心构建的控制平台。六相对称绕组永磁同步电动机额定参数见附录中的表A-1。其中，霍尔电流传感器检测定子电流、直流母线电流，输入输出电流比为1000∶1，恒流方式输出，型号为CSM030AP/30mA；网侧三相交流电压经过三相整流桥（6RI100G_160）整流成不控直流母线电压U_DC，再经过四个额定电压为450V的680μF电容，以滤波；IGBT型号为1MBH60D-100，共计12个IGBT构成六个桥臂。采用一台额定功率为1.5kW的他励式直流电动机作为六相对称绕组永磁同步电动机的负载，同轴安装2500线增量式编码器（TRD-272500AF）用于测量六相对称绕组永磁同步电动机的转子位置角。该硬件平台的系统结构框图如图3-20所示。

采用HCPL3120光耦驱动方式构建IGBT驱动电路，具体电路如图3-21所示。当PWM输入端为低电平时，光耦输出级上管导通，驱动电压+20V通过+5V稳压管加到IGBT的栅极与源极之间，以+15V电平驱动IGBT导通；当PWM输入端为高电平时，光耦输出级下管导通，+5V电平反向加到IGBT的栅极与源极之间，IGBT关断。

采用LM324运算放大器构建模拟量采样调理电路，如图3-22所示。通过参考电平1.5V把交流输入量抬升至0V以上并送到DSP模-数转换输入脚。

2.控制策略软件编写

为了用实验验证所提控制策略的可行性，在CCS3.3中利用C语言编写DSP相关程序，其主程序流程如图3-23所示。

该软件系统用到的中断有AD中断、T1比较中断、CAP3捕获中断、功率保护中断，其中断子程序流程图如图3-24所示。

3.控制系统实验研究

无死区补偿及零序电流i_sz4闭环控制时实验结果如图3-25所示。实验中转速控制在300r/min，给定定子磁链幅值为0.33Wb，从实验结果可见，机电能量转换平面定子磁链幅值和电磁转矩均能较好地跟踪各自的给定值；但零序电流i_sz4出现较大幅值的3次谐波分量，而i_sz1，i_sz2被较好地控制在零附近。

为了消除较大的零序电流i_sz4，加入死区补偿和i_sz4闭环控制结构，在与图3-25相同的负载、转速及给定定子磁链幅值的情况下进行实验研究，结果如图3-26所示。对比图3-26与图3-25可见：①两种实验中机电能量转换平面的电磁转矩及定子磁链控制效果基本相同；②考虑死区补偿及z₄零序电流控制后，零序电流i_sz4中低频3次谐波明显被消除，基本控制在零附近；③考虑死区补偿及z₄零序电流控制后，定子相绕组电流正弦度明显变好，原有的3次谐波不再存在。

为了进一步考察本节提出的直接转矩控制系统动态性能，做300r/min、突加/突卸负载实验，结果如图3-27所示。t₁，t₂时刻分别对应突加负载、突卸负载开始点。由实验结果可见：①转速能够快速控制到稳态300r/min；②电磁转矩能够始终跟随其给定值变化而变化；③无论动态还是稳态，各零序电流始终控制在零附近，从而使得相绕组电流全部用于控制电磁转矩及定子磁链。从实验结果可见，所提出的控制系统动态响应迅速，稳态性能良好。