基于雙DSP的大功率變流器通用控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)

主回路輸入與輸出側(cè)三相線電壓、三相電流、直流電壓和電流、輸入與輸出濾波器線電流均經(jīng)霍爾傳感器采集以電流輸出?；魻杺鞲衅鬏敵龅碾娏餍盘?hào)通過插槽輸入A／D采樣電路，經(jīng)精密電阻轉(zhuǎn)換為±15 V電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)經(jīng)具有調(diào)幅功能的有源低通濾波器轉(zhuǎn)化為+10 V的電壓信號(hào)，再經(jīng)反相器送入AD7865的模擬量輸入端。AD7865的、BUSY、等控制信號(hào)是由TMS320C6713B的EMIF總線經(jīng)EPM570T100型CPLD邏輯譯碼實(shí)現(xiàn)的。
2．1．2電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路
變流器通用控制平臺(tái)選用增量式光電編碼器設(shè)計(jì)電機(jī)測(cè)速器，其光電編碼器輸出脈沖波型相差90°的QEPI、QEP2兩相信號(hào)，正轉(zhuǎn)時(shí)QEPl相超前QEP2相；反轉(zhuǎn)QEP2相超前QEPl相。根據(jù)光電編碼器輸出光脈沖頻率測(cè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器與被測(cè)電機(jī)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出A、B、Z 3路差分信號(hào)。其中A、B兩組脈沖相位差90°，可方便判斷旋轉(zhuǎn)方向，而Z路為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖的基準(zhǔn)點(diǎn)定位。這3路差分信號(hào)經(jīng)MAX490ESA將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為邏輯信號(hào)，再經(jīng)高速光耦6N137隔離送入TMS320F2812的正交脈沖編碼電路，測(cè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器差分信號(hào)輸入電路如圖3所示。

2．2微處理器核心電路
通用控制平臺(tái)的核心單元主控制器需兼顧實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定點(diǎn)與浮點(diǎn)運(yùn)算、模擬采樣、保護(hù)、通信等功能，因此采用浮點(diǎn)DSP+定點(diǎn)DSP+FPGA的主控制器架構(gòu)。其中，浮點(diǎn)DSPTMS320C6713B通過CPLD EPM570T100總線擴(kuò)展AD7865完成三相電壓、電流。頻率以及直流電壓等控制參數(shù)；坐標(biāo)變換等初級(jí)復(fù)雜浮點(diǎn)運(yùn)算；控制算法實(shí)現(xiàn)以及運(yùn)行狀態(tài)記錄存儲(chǔ)等。定點(diǎn)DSP TMS320F2812主要實(shí)現(xiàn)外設(shè)功能和部分定點(diǎn)運(yùn)算。TMS320-F2812通過雙端口RAM IDT70V25讀取TMS320C6713B的運(yùn)算結(jié)果；通過事件管理器模塊EVA、EVB實(shí)現(xiàn)SPWM，SVPWM；故障狀態(tài)檢測(cè)與保護(hù)；系統(tǒng)主回路開關(guān)狀態(tài)輸入輸出等。FPGA EP2C20Q240通過HPI接口與TMS320C6713B連接，通過McBSP接口與TMS320F2812。遠(yuǎn)程PC機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)在線更新雙DSP程序，從而更方便調(diào)試雙DSP。
2．3 PWM信號(hào)產(chǎn)生與輸出電路
控制平臺(tái)通過SPWM、SVPWM等調(diào)制產(chǎn)生PWM控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)變流器的控制，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制IGBT、IPM模塊的主回路開關(guān)器，逆變產(chǎn)生交流輸出。在通用控制平臺(tái)上，將TMS320F2812中事件管理器EVA、EVB的16路PWM信號(hào)引入CPLD EPMl270T144，經(jīng)CPLD處理和SN75451驅(qū)動(dòng)后采用光纖HFBRl521輸出。通用控制平臺(tái)的PWM與主回路的驅(qū)動(dòng)模塊之間均經(jīng)光纖隔離，可有效消除主回路對(duì)控制平臺(tái)的干擾。驅(qū)動(dòng)板同時(shí)通過16路光纖接收器HFBR252l接收驅(qū)動(dòng)板發(fā)送的16路故障信號(hào)送至CPLD，用于封鎖PWM輸出。圖4為單路光纖收發(fā)電路。