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随着电力电子技术和变流技术的发展,基于变流技术的电机试验电源的设计与研发越来越受到重视。新型的电机试验电源控制器需要同时具备变流控制和电机试验控制的能力。其控制器通过采集主电路电压、电流等参数,来输出PWM信号,实现变流为电机试验提供可变的电源;同时也通过IO口实现对电机试验的控制,并通过传感器采集实验数据;另外还对整个试验电源系统进行故障保护,及与外界进行信息交互。目前国内对变流技术的研究很多,但将变流技术应用于电机试验的案例还较少,因此,本文根据研制2+2MW试验电源设备这一具体项目,提出一种基于双DSP架构,集变流控制和电机试验控制于一身的通用控制器设计方案,并对该方案的设计与实现作了详细的介绍。
本文首先给出了课题的研究与应用背景,分析了电机试验电源系统以及其相关技术的国内外发展现状。接着本文对该项目做了详细的需求分析,比较了四种设计方案,在此基础上,给出了控制器的总体设计方案。然后,将控制平台的硬件分为核心板、接口板和电源继电器板三个部分,详细介绍了核心板定点DSP-TMS320F2812、浮点DSP-TMS320VC33最小系统以及双口RAM电路和外部AD电路;接口板PWM、采样调理、IO接口、通讯接口等外围接口模块,以及电源电路和多路继电器电路;分析了控制平台的干扰源,并介绍了抗干扰设计。接着,给出了控制器的控制算法。详细介绍了变流控制的几种控制算法,比较其优缺点,再通过仿真及其结果分析,选择合适的控制算法,然后介绍了该控制算法的软件实现。给出了系统监督保护的实现方法,主要分析了系统中的主要故障,再根据分析的结果,设计监督保护的方法,文中主要分为硬故障检测和软故障检测两部分进行。最后,介绍了控制平台的调试过程,给出控制器的应用案例;对本文的工作做了一个总结,并对后续的工作做了展望。