关键词：摘要：生化反应池在水处理过程中非常重要。需要通过调整风机的转速控制反应池中的DO值。理论上应该通过调节电动机的转速来实现，但实际上却是利用挡板阀门后者放空的方法进行调节。这种方法极大地浪费了电力资源。以美国TI公司推出的TMS320LF2407为代表的面向电机控制的高性能数字信号处理可以对电机进行精确控制，大大提高了交流电机的性能，能够设计出性能优良...
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- 摘要：生化反应池在水处理过程中非常重要。需要通过调整风机的转速控制反应池中的DO值 。理论上应该通过调节电动机的转速来实现，但实际上却是利用挡板阀门后者放空的方法进行调节 。这种方法极大地浪费了电力资源。以美国TI公司推出的TMS320LF2407为代表的面向电机控制的高性能数字信号处理可以对电机进行精确控制 ，大大提高了交流电机的性能 ，能够设计出性能优良的控制系统。同时，可编程逻辑器件特别是高密度可编程逻辑器件CPLD的出现，使得外围逻辑电路大大简化 ，增强了系统的可靠性 。本文以TMS320LF2407为控制核心 ，辅以可编程器件及外围电路，设计异步交流电机的调速控制系统 。
1 引言 生化反应池在水处理过程中非常重要。需要通过调整风机的转速控制反应池中的DO值 。理论上应该通过调节电动机的转速来实现 ，但实际上却是利用挡板阀门后者放空的方法进行调节 。这种方法极大地浪费了电力资源。以美国TI公司推出的TMS320LF2407为代表的面向控制的高性能数字信号处理可以对电机进行精确控制 ，大大提高了交流电机的性能，能够设计出性能优良的控制系统 。同时 ，可编程逻辑器件特别是高密度可编程逻辑器件CPLD的出现 ，使得外围逻辑电路大大简化，增强了系统的可靠性 。本文以TMS320LF2407为控制核心 ，辅以可编程器件及外围电路 ，设计异步交流电机的调速控制系统。2 系统总体设计2.1 变频方式的选择系统采用磁场定向矢量控制的方法对电机变频，又称FOC控制 。其实质是将异步交流电动机等效直流电动机 ，将三相坐标系下的定子交流电流通过3／2变换 ，等效成两相静止坐标系下的交流电流，再通过转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流 ，相当于直流电动机的励磁电流和电枢电流 ，然后模仿直流电动机的控制方法，分别对速度、磁场两个分量进行独立控制 ，实现解耦控制 ，矢量控制可以从零转速起进行速度控制，即使低速亦能运行 ，调速范围广；可以对转局实行精确控制；系统的动态响应速度非常快；电动机的加速特性很好 。FOC控制结构简图如图1所示。
3.3 IGBT驱动模块电机电枢绕组的连接采用H桥形 ，功率开关采用IGBT ，主电路的结构如图3所示 。IGBT的驱动采用日本富士通公司为其3 000 A／1 200 V快速型IBGT产品配套的专用驱动模块EXB841来实现。整个电路信号延迟时间不超过1μs，最高频率可达50kHz，并具有过流及慢速关断功能 。当发生过流时 ，电路将低电平信号送至DSP的PDPINT保护引脚 ，从而封锁PWM脉冲的输出，避免系统发生大的故障 。 3.4 电流检测当逆变器驱动一个三相电动机负载时。可以测量三相定子电流Ia、Ib和Ic 。三相绕组采用星形连接 ，只要知道其中两相电流Ia 、Ib ，另一个变量Ic就可以根据公式Ia+Ib+Ic=0算出 。电流检测采用两个线性电阻对其中两相电流进行采样，采样电阻上的分压被运放到0 V～+3.3V ，然后信号被送到DSP的ADC模块 ，在每个PWM周期都被转换成数字量。由于选定的电阻是精确的，因此可以得到电流的精确采样值 。4 在水处理过程控制中的应用将所设计的控制系统应用于水处理过程控制中进行测试 ，控制系统的速度环和电流采用常规的PID控制 ，将控制器通过IGBT模块直接驱动电机，该电机为三相交流异步电机（380 V ，30 KW） ，定子线圈采用星形接法，使用TDS340A（100 MHz）示波器 。启动交流电动机，测得带负载的电流波形如图4所示。可以看出 ，控制板输出了可调制的较好的PWM信号 ，电机相电流基本按正弦波形变化，波动较小 ，体现了良好的动态性能 。电动机在实际运行过程中调速效果好 ，系统运行平稳 。
