摘要

在工矿企业中，电动机是应用面最广、数量最多的电气设备之一，因而电机的运动及控制与企业的产品质量和效益密切相关。由于交流电机适应性强、维修简单、价格低、容易实现高速和大容量化，因此以前直流电机占主要地位的调速传动领域，将逐渐被交流电机变频调速所占领。交流电机变频调速在频率范围、动态响应、调速精度、低频转矩、输出性能、功率因数、工作效率、使用方便等方面是以往的交流调速方式无法比拟的，其优越性体现在两个方面：一是节电显著；二是卓越的调速性能。

本文以三相交流异步电动机为被控对象，以TMS320LF2407（16位定点DSP芯片）为处理器，采用智能功率模块IPM，通过SPWM控制技术对交流电机实现恒压频比控制，设计了基于DSP的交流电机变频调速系统。

 关键字：异步电机，DSP，智能功率模块，SPWM

1.4 本课题研究的内容

本设计开发了以 TI 公司电机专用控制芯片 TMS320LF2407A 型 DSP 为核心的三相异步电机变频调速驱动系统。其研究的主要内容如下：

1、学习交流异步电机调速的基本原理，了解三相交流电机的结构和工作方式；学习SPWM控制技术的基本原理及其调制方式。

2、设计以智能化模块（IPM）功率器件为核心的交－直－交电压源型变频系统的主电路、控制、驱动及检测电路电路。

3、研究学习TMS320LF2407型DSP的芯片结构，以及其最小系统的搭建。深入研究 SPWM 调制方式的DSP 实现方法，并在此基础上进行系统软件流程的编制。

                                                                                                             第1章              交流电机变频调速原理

2.1 三相交流电机的结构和工作原理

2.1.1 三相交流电机的结构介绍

三相交流电机的主要部件如图2-1所示，由定子（包括机座）、转子、端盖等部件组成，其中定子和转子是能量传递的主要部分^[5]。

（1）定子

定子是电动机的不动部分，它主要由铁心、定子绕组和机座组成。定子铁心是电动机磁路的一部分，为了减少磨损，定子铁心由表面绝缘的硅钢冲片叠压而成。硅钢片内圆周表面有冲槽，用以嵌置定子绕组。定子绕组是定子中的电路部分，中、小型电动机一般采用漆包线绕成，其三相对称绕组共有六个出线端，每相绕组的首端和末端分别为D₁，D₂，D₃和D₄，D₅，D₆标记，可以根据电源电压和电动机的额定电压把三相绕组接成星形或者三角形，如图2-2所示。

（2）转子

转子是电动机的旋转部分，由转轴、转子铁心、转子绕组和风扇等组成。转子铁心是一个圆柱体，也由硅钢片叠压而成，其外圆周表面有槽孔，以便嵌置转子绕组。转子根据构造结构分为鼠笼式和线绕式。

鼠笼式转子是转子铁心的槽内压进铜条，铜条的两端分别焊接在两个铜环上，其形状像鼠笼，因此得名。现在中小型电机多采用铸铝转子，即把熔化的铝浇铸在转子铁心槽内，两端的圆环和风扇也一并铸成，此种可以节省铜材，简化了制造工艺，降低了电机的成本。