矢量控制(vector control)是在20世纪70年代出现的一种高性能的控制技术，其提高了交流调速
本文根据矢量控制的基础原理，采用TI公司具备拥有强大运算能力和快速实时处理能力的数字处理芯片TMS320F2808作为控制芯片，设计了一个全数字化矢量控制硬件系统，并给出了保护电路、电流检测电路、转速检测电路，以及部分程序流程。
矢量控制的基本理论是在三相交流电动机上模拟直流电动机转矩控制的规律，应用坐标变换Clarke变换把三相交流系统转换为两相交流系统，然后通过Park变换把两相交流系统转换为旋转的直流系统。在转子磁场定向坐标上，将定子电流矢量分解成产生磁通的励磁分量和产生电磁转矩的转矩分量，并使两分量互相垂直，实现了定子电流励磁分量与转矩分量的解耦，达到对异步电机的磁链和转矩分别控制的目的，从而获得与直流电机调速系统同样优良的静态、动态调速性能。其基础原理如图1所示。
本系统采用主回路为电压型的“交-直-交”变频结构，主要由整流电路、滤波电路以及逆变电路组成。为了使主回路结构相对比较简单并且便于器件的更换和维修，本设计采用了模块化的结构设计的具体方案。图2为基于TMS320F2808的异步电机矢量控制管理系统的结构框图。
本设计中采用了三菱公司的整流逆变制动模块CP10TD1-24A。其特点是：采用LPTCSTBTTM硅片技术和整流、逆变、制动、NTC温度检测一体化压注模小型封装，饱和压降低，模块热阻小，内置NTC温度传感器等。
由于矢量控制管理系统的计算量较大，所以控制回路采用TI公司的DSP芯片TMS320F2808及其外围电路，来实现矢量控制核心算法、相关电压电流的检测处理等功能。
图3为供电电路。为了更好的提高控制管理系统的稳定性和延长器件的常规使用的寿命，本设计采用高性能稳压芯片、低压差电压调节器LM1117，为TMS 320F2808提供较为可靠的供电电源。分别选用3.3 V和1.8 V的固定电压输出芯片为DSP供电，其输出电流可达800 mA，输出电压的精度在1%以内，并具有电流限制和热保护功能。
为了便于调速系统与上位机相连接，实现仿真器对DSP的访问并进行矢量控制调速程序的仿真与调试，JTAG仿真调试接口电路是变频调速设计中必不可少的。具体电路图如图4所示。
为了提高系统的可靠性，更好地保护逆变器元件和异步电机，调速系统应设置一套准确的保护的方法以防止各种故障的发生。本文采用直流母线电压的过、欠压保护电路，如图5所示。当检测出的直流母线电压超过或低于预定电压时就会关断所有控制信号，从而起到保护的作用。其中，LM393为双电压比较器。
检测电路是调速系统的重要组成部分。其作用是将检测到的信号经模/数转换后变成DSP可识别信号，然后经过一定的算法输出各部分电路所需信号，以此来实现预定的功能并为系统和电动机提供必要的保护。因此，检测到的信号是不是合理准确，必然的联系到总系统的可靠性和控制精度的好坏。根据矢量控制管理系统需要，本文进行了定子电流检测和电机转速检测。
在矢量控制管理系统中，定子电流的准确度和实时性是影响调速系统控制精度的一个主要的因素。本文采用具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和不损失测量电路的霍尔电流传感器TBC-05SY进行了定子电流检测。图6为定子电流检测电路。其中，LMC6464为低功耗、轨到轨输入和输出CMOS运算放大器。
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