基于雙DSP的大功率變流器通用控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)
鑒于該控制平臺(tái)采樣精度和采樣速率的需要,選用Analog Device公司的AD7865型A/D轉(zhuǎn)換器。該器件是一款高速、低功耗、4通道同步采樣的14位A/D轉(zhuǎn)換器,采用+5 V供電;其內(nèi)部有1個(gè)2.4μs的逐次逼近的A/D轉(zhuǎn)換器,4個(gè)跟蹤/保持放大器,內(nèi)部2.5 V參考電壓,片上時(shí)鐘振蕩器和1個(gè)高速并行接口;同步采樣4通道輸入信號(hào),允許±10 V和±5 V兩種輸入范圍,這里選用±10 V輸入電壓。該設(shè)計(jì)每片AD7865都可同時(shí)采集4路模擬信號(hào),圖2為AD7865部分信號(hào)調(diào)理電路。本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/151969.htm
主回路輸入與輸出側(cè)三相線(xiàn)電壓、三相電流、直流電壓和電流、輸入與輸出濾波器線(xiàn)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(guò)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(xiàn)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(guò)CPLD EPM570T100總線(xiàn)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(guò)雙端口RAM IDT70V25讀取TMS320C6713B的運(yùn)算結(jié)果;通過(guò)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(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入輸出等。FPGA EP2C20Q240通過(guò)HPI接口與TMS320C6713B連接,通過(guò)McBSP接口與TMS320F2812。遠(yuǎn)程PC機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)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(guò)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(kāi)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(guò)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。
評(píng)論