МИЩЕНКО А. В. 
Научный руководитель - КОЛЬЦОВ И. М., к.т.н., доцент
Московский государственный инженерно-физический институт (технический университет)

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ  СИСТЕМЫ  ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ  ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ 
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА  

A-1. Автоматика
115409 Москва, Каширское шоссе, 31, тел. 323-9083,
e-mail: sq_1@mail.ru

Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления  интенсивно развиваются 
в направлении специализированных однокристальных микроконтроллеров IGBT-инверторов 
электроприводов переменного тока  для   регулирования тока,  момента и скорости.

Кафедра Автоматики МИФИ совместно с ЗАО "ОПТИМУМ-ЭЛЕКТРО" проводит работы 
по созданию микроконтроллеров  оптимального векторного управления электроприводами 
переменного тока ( с асинхронными  электродвигателями и синхронными электродвигателями 
с возбуждением от постоянных магнитов). 

Схема микропроцессорной системы векторного управления асинхронным электродвигателем, 
защищенная патентом [1], представлена на рис. 1. Микропроцессорная система реализуется 
на базе специализированных цифровых процессоров обработки сигналов (DSP)  серий ADSP-2100 
(например ADMC-300), TMS320 [3,4], использующих модифицированную гарвардскую 
архитектуру, при которой данные хранятся в памяти данных, а память программы содержит 
как команды, так и данные. Процессоры этого семейства имеют ОЗУ , которое включает  
пространства памяти программы и памяти данных, что  позволяет процессору выбирать два 
операнда (один из памяти данных, и один - из памяти программы) и  команду (из памяти 
программы) за один машинный цикл. Система имеет встроенные функции прямых и обратных 
векторных преобразований в декартовых координатах, необходимых для реализации  способа  
и системы векторного управления, а также встроенную функцию трехфазной широтно-
импульсной модуляции, необходимой для управления переключением транзисторных ключей 
силового трехфазного инвертора с частотой ШИМ 10-20 кГц.

Силовые входы IGBT-инвертора 1 (рис.1) через датчики 2, 3 фазного тока и датчики фазного 
напряжения 14 подключены к статорным обмоткам асинхронного электродвигателя 4. 
Управляющие входы инвертора 1 через блок 5 формирования управляющих импульсов соединены 
с выходами прямого преобразователя двухфазно - трехфазных координат. 

Устройство микропроцессорного векторного управления содержит цифровой сигнальный 
процессор 37, сопроцессор 36, блок 38 постоянной памяти, последовательный порт 39, пульт 40 
программного управления и диагностики. Цифровой сигнальный сопроцессор 36 содержит : блок 
41 трехфазной широтно-импульсной модуляции, встроенный мультиплексный аналого-цифровой 
преобразователь 42, встроенный последовательный программатор 43 комманд, встроенный блок 
44 векторных преобразований, блок 45 управления регистрами. Шина данных 46 и шина адреса 47 
соединяют между собой блоки устройств. 

В микроконтроллере реализуются  способ и алгоритмы оптимального векторного управления [1], 
основанные на принудительной векторной ориентации тока статора  относительно вектора 
потокосцепления ротора, вычисляемого по измеренным векторам тока  и напряжения. 
Это позволяет раздельно регулировать синфазный и ортофазный токи с  оптимальным законом 
изменения угла фазового сдвига вектора тока статора относительно потока и достигать режимный 
максимум момента вращения на валу двигателя при ограниченном токе IGBT- инвертора 
(рис.2, 3), например для тяговых асинхронных электродвигателей электромобилей: для серийного 
двигателя А200L4 (рис.2) и специально спроектированного асинхронного электродвигательного 
агрегата АТАД-ОПТИМУМ 50/120, имеющего большую эффективность по моменту при тех же 
величинах тока за счет большего диапазона регулирования потока .

Применение таких  микроконтроллеров позволит экономить электроэнергию, существенно 
повысить удельный  момент и максимальную мощность электропривода, увеличить диапазон, 
точность и быстродействие регулирования момента и скорости при минимальных аппаратных 
затратах. 

Литература

1. Патент России №2132110 от 20.06.99 Способ оптимального векторного управления асинхронным 
электродвигалелем  и электропривод для осуществления этого способа. Мищенко В. А., 
Мищенко Н. И., Мищенко А. В. 
2.  Мищенко А. В. Оптимизация тягового асинхронного электропривода электромобиля 
// Научная сессия МИФИ-99. Ч.6. С. 24-25.
3. Руководство пользователя по сигнальным микропроцессорам семейства ADSP-2100. 
Санкт-Петербург, 1997.
4. TMS320C4x DSP controller and power solutions. Copyright Texac Instruments, 1998.