一、基本任务及要求：
本系统以异步电动机作为被控对象，研究变频调速中转速控制方法，并设计以DSP为控制核心的控制系统，软硬件设计包括：被控对象异步电动机模型的建立、主电路设计、控制电路设计、控制系统程序设计等。
二、进度安排及完成时间：
1、第一周至第二周：明确课题任务及要求，搜集课题所需资料，掌握资料查阅方法，了解本课题研究现状、存在问题及研究的实际意义。
2、第三周：查阅相关资料，自学相关内容，确定课题总体方案，分配课题任务，确定个人研究重点，做好选题报告。
3、第四周至第五周：根据自己研究的方向，确定自己的总体设计方案，根据对象特性进行各种控制方法的研究，并设计硬件总体模块图及软件模块图。
4、第六周至第十二周：完成控制系统的软、硬件设计及调试。
第十三周：整理资料，准备答辩。
 
(1)对直接转矩控制基本原理及方法进行研究，建立基于DSP的直接转矩控制系统。
(2)在直接转矩控制系统中进行无速度传感器技术的研究，寻求适合于DTC系统的速度估计方法，构建速度闭环控制系统。
(3)研究TI公司的电机控制专用数字信号处理器TMS32OLF2407，设计出以此种DSP为控制核心，以IPM作为功率器件的变频调速系统。
(4)采用TMS32OF2407汇编指令编写系统控制软件，实现无速度传感器直接转矩控制算法。

本论文首先探讨了直接转矩控制理论中的电机数学模型,从基本的坐标变换思想,到电机的动态数学模型,从而推出建立在电机定子上的转矩模型和磁链模型。这是进行控制的基本理论。接下来在控制原理上进行了探讨，从定子磁链轨迹六边形到定子磁链圆形两种调节方案都分别叙述了其原理，最后选用定子磁链圆形轨迹作为这次设计的方案,它具有明显优越与六边形磁链轨迹的特点。
高性能的无速度传感器直接转矩控制系统目前是研究的热点。它利用检测定子电压、电流等容易测量的物理量进行速度估算以取代速度传感器，增加了系统的简易性和鲁棒性。本论文在大量阅读国内外文献的基础上，探讨了基于电压、电流测量和磁场观测的动态转速估计器，本系统采用了动态速度估计的方案，通过直接计算转差速度来估计电机转子速度。它的研制成功免去了传感器带来的环境适应性、安装维护等麻烦；在分析电机参数变化对磁链观测器准确度影响的基础上，探讨了应用观测器理论设计磁链观测器的方法，精确的磁链观测保证了直接转矩控制系统的性能指标。利用计算出来的速度反馈构成了速度闭环系统，采用低通滤波方法减小误差，提高了整个系统的控制性能。同时采用改进后的磁链观测方法求取磁链，提高了磁链计算的准确度，克服了纯积分磁链计算的缺陷；采用转矩平均滑动滤波方法，减小了转矩的脉动和误差。
本论文成功研发了基于DSP的全数字化交流电机控制系统，对全数字交流电机控制系统软、硬件设计进行了深入的分析，在主电路上采用智能功率模块IPM，实现电源逆变；在信号的检测上，重点对电流、电压信号的采样和电路的保护进行了电路设计；在软件设计中，对系统的初始化，各定时器的功能和故障保护进行了详细的分析。
在本次设计中，由于时间的问题，很难以对新控制策略进行一一的研究，因此如何进一步提高估算速度的精度和系统的鲁棒性是无速度传感技术在实际应用中急待需要解决的主要问题，这将有待于本人在今后的学习和工作中加强有关方面的学习和研究
总之，通过本课题的研究，设计出了一种基于DSP的无速度传感器的变频调速系统，该系统是一种高性能，低成本，低能耗的调速系统，具有着广阔的应用前景。
 
 
目   录
摘  要  Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 绪论 1
1.1引言 1
1.2异步电机调速系统的发展概况 1
1.2.1电力电子器件的发展 2
1.2.2微处理器的发展 2
1.2.3控制策略的发展 4
1.3本课题的主要研究工作 5
第2章 异步电动机的数学模型 6
2.1异步电动机模型分析的数学基础 6
2.1.1坐标变换的原则和基本思想 6
2.1.2三相/二相变换 7
2.1.3二相/二相旋转变换 7
2.1.4三相静止坐标系/任意二相旋转坐标系的变换 7
2.2异步电动机的动态数学模型 8
2.2.1异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型 8
2.2.2异步电动机在任意二相旋转坐标系上的数学模型 9
2.2.3异步电动机在二相静止坐标系上的数学模型 10
2.2.4异步电机的电磁转矩模型 11
2.2.5步电动机的磁链模型 11
第3章 直接转矩控制的基本原理及方法 14
3.1直接转矩控制概述 14
3.1.1直接转矩控制技术的产生 14
3.1.2直接转矩控制的主要特点 14
3.2直接转矩控制（DSC）的基本思想 15
3.3直接转矩控制基本概念 16
3.3.1逆变器的数学模型和空间电压矢量 16
3.3.2磁通控制原理 18
3.3.3转矩控制原理 19
3.4直接转矩基本控制系统的构成 20
3.5改正的直接转矩近似圆形磁链控制系统的实现 21
3.5.1圆形磁链控制系统的构成 22
第4章 无速度传感器控制技术的研究 29
4.1概述 29
4.2 MRAS速度辨识原理 30
4.3转差速度估计器 32
4.3.1转差速度直接计算法 32
4.3.2直接计算法存在的问题分析 33
4.3.3转子磁链计算方法的改进 34
第5章 系统电路设计与实现 36
5.1系统的线路结构 36
5.2 DSP控制器 37
5.3系统主电路的设计 40
5.4系统逆变电路的设计 41
5.4.1驱动电源的设计 42
5.4.2驱动控制电路的设计 42
5.5系统保护电路的设计 43
5.5.1 IPM故障保护电路 43
5.5.2过流保护电路 44
5.6信号采样电路的设计 44
5.6.1电流采样电路 44
5.6.2电压采样电路 45
第6章 系统的软件设计和实现 46
6.1系统控制软件总体结构 46
6.2定时器1中断服务模块 47
6.2.1 A/D转换 48
6.2.2定子磁链运行区间的判断 50
6.2.3控制矢量输出 51
6.2.4改进方法 52
6.3定时器2中断服务模块 53
6.3.1数字PI控制器 54
6.3.2数字PI调节器的具体实现 54
6.4故障中断服务模块 56
结束语 57
参考文献 59
致谢 60