基于DSP的感應(yīng)電機(jī)SVPWM矢量控制系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)采用交-直-交電壓型變頻電路。主電路由整流電路、濾波電路、開關(guān)電源電路、電流檢測(cè)電路及智能功率模塊 IPM逆變電路等構(gòu)成。主電路的整流部分是由不可控二極管組成的，在設(shè)計(jì)主電路的時(shí)候，選用了智能型器件IPM。IPM是 IGBT智能化功率模塊，它將IGBT芯片、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等封裝在一個(gè)模塊內(nèi)，不但便于使用，而且大大有利于裝置的小型化、高性能化和高頻化，設(shè)有過流和短路保護(hù)，欠電壓保護(hù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖4。系統(tǒng)控制電路以 TMS320F2812芯片為核心,外擴(kuò) RAM構(gòu)成功能齊全的矢量控制系統(tǒng)，系統(tǒng)參數(shù)由上位機(jī)通過通信接口下傳給下位機(jī)，DSP負(fù)責(zé)采樣各相電流，計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置，最后運(yùn)用矢量控制算法，得到 SVPWM控制信號(hào)，經(jīng)過光耦隔離電路后，驅(qū)動(dòng)逆變器功率開關(guān)器件，同時(shí) DSP還監(jiān)控變頻系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)短路、過流、過壓、過熱等故障時(shí)，DSP將封鎖SVPWM信號(hào)，使電機(jī)停止運(yùn)行。

　　系統(tǒng)控制回路主要包括了 DSP微處理器系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集和控制信號(hào)I/O電路，驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)電路等子系統(tǒng)。

　　5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　此系統(tǒng)中對(duì)感應(yīng)電機(jī)的所有控制都是通過 F2812 的軟件來完成的。軟件程序由主程序和定時(shí)器下溢中斷子程序組成。主程序中進(jìn)行硬件和變量初始化，對(duì)各個(gè)控制寄存器置初值，對(duì)運(yùn)算過程中使用的各種變量分配地址并設(shè)置相應(yīng)的初值。中斷子程序的工作是在每一個(gè)PWM 周期里, 計(jì)算出下一個(gè) PWM 周期的三個(gè)比較寄存器的比較值, 并送到比較寄存器中。中斷服務(wù)子程序是系統(tǒng)的核心部分，執(zhí)行 SVPWM調(diào)制，故障處理中斷等。系統(tǒng)軟件的定時(shí)器下溢中斷程序流程見圖3。

　　6實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論

　　結(jié)合交流電機(jī)控制系統(tǒng)，用 C語言編寫了載波頻率為2KHz，變頻范圍為0～100Hz的SVPWM控制程序。驅(qū)動(dòng)的電機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組星形結(jié)法。采用 TMS320F2812每周期內(nèi)只發(fā)生一次定時(shí)器周期中斷，實(shí)時(shí)性好，而且占用 CPU較少，使CPU有很大能力去完成其它任務(wù)。圖4，圖 5為 DSP輸出的一路 SVPWM波形及調(diào)制信號(hào) 30Hz時(shí)控制器輸出經(jīng)過低通濾波后的相電壓波形。

　　采用 TMS320F2812和 IPM等模塊化的芯片，利用電壓空間矢量調(diào)制技術(shù)構(gòu)成的感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，輸出電流的諧波成分減少, 硬件電路簡(jiǎn)單, 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、控制精度有很大提高, 復(fù)雜算法得以實(shí)現(xiàn)。采用 DSP結(jié)合先進(jìn)控制算法的矢量控制系統(tǒng)在感應(yīng)電機(jī)的控制中將有廣泛的應(yīng)用前景。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)是應(yīng)用更新一代的 DSP芯片 TMS320F2812，以及采用具有更多保護(hù)功能的 IPM來構(gòu)成控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了外圍電路，應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理芯片實(shí)現(xiàn)軟件算法使控制精度進(jìn)一步提高，響應(yīng)更加快速。