基于DSP的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

其中主電路部分由整流電路、濾波電路、逆變電路租IPM驅(qū)動(dòng)電路組成。主電路工作原理是把三相交流電源通過(guò)三相橋式整流電路變換為脈動(dòng)的直流電壓，再經(jīng)過(guò)大電容C濾波后成為平滑、穩(wěn)定的直流電壓。再通過(guò)IPM逆變電路將該直流電壓變換為頻率、電壓均可調(diào)的交流電，形成PWM波，提供給負(fù)載電機(jī)。

系統(tǒng)保護(hù)電路包括泵升電壓控制，過(guò)壓、欠壓保護(hù)，限流啟動(dòng)和IPM故障保護(hù)等。過(guò)壓、欠壓保護(hù)是利用電阻分壓采集母線電壓，與規(guī)定值相比較，以保證電壓型逆變器母線電壓穩(wěn)定;限流啟動(dòng)是為了防止開(kāi)啟主回路時(shí)瞬間的大電流可能會(huì)損壞整流電路中的二極管，在主回路上串聯(lián)一個(gè)限流電阻R，當(dāng)電容電壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)，通過(guò)繼電器把R短路，主回路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

控制電路包括DSP最小系統(tǒng)電路、光耦隔離電路等。最小系統(tǒng)由DSP本身和外擴(kuò)的數(shù)據(jù)SRAM、程序SRAM、復(fù)位電路、晶振、譯碼電路、電源轉(zhuǎn)換電路組成，光耦隔離電路是為了把DSP輸出的弱電信號(hào)和主電路的強(qiáng)電信號(hào)進(jìn)行可靠隔離。3 基于DSP的變頻調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

TMS320LF2407A DSP最大的特點(diǎn)是內(nèi)置了一個(gè)功能強(qiáng)大的事件管理器模塊(Event Manager)。EM模塊中有內(nèi)置的硬件電路以最大限度地簡(jiǎn)化對(duì)稱空間向量PWM波形的產(chǎn)生。

一個(gè)電壓空間矢量PWM波的生成，對(duì)零矢量使用方法很靈活。通常以開(kāi)關(guān)損耗較小和諧波分量較小為原則，安排基本矢量和零矢量的作用順序，一般在減少開(kāi)關(guān)次數(shù)的同時(shí)，盡量使PWM輸出波形對(duì)稱，以減少諧波分量。

本文采用最常用的是七段式電壓空間矢量PWM波形，它由3段零矢量和4段相鄰的兩個(gè)非零矢量組成，將零矢量分別置于PWM波的開(kāi)始、中間和結(jié)尾。

在這個(gè)程序中，調(diào)制波頻率f由外部輸入，并假設(shè)已經(jīng)通過(guò)f/50 Hz轉(zhuǎn)化成頻率調(diào)節(jié)比的形式。程序中的載波頻率和采樣頻率都是20MH-z?？梢詫?shí)現(xiàn)調(diào)制波頻率0～50Hz變頻功能、死區(qū)功能。死區(qū)時(shí)間1.6μs。DSP晶振10MHz，內(nèi)部2倍頻，時(shí)鐘頻率為20MHz，計(jì)數(shù)周期為50ns。

3.1 主程序設(shè)計(jì)

主程序的工作是初始化，并將外部輸入的頻率調(diào)節(jié)比轉(zhuǎn)換成角頻率。根據(jù)U/F曲線確定參考電壓的幅值。

3.2 中斷子程序的設(shè)計(jì)

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，并送入到比較寄存器中。三相SVPWM波由DSP的PWM1～6引腳輸出。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

基于以上軟、硬件設(shè)計(jì)，構(gòu)成變頻器對(duì)交流異步電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。實(shí)驗(yàn)對(duì)象為鼠籠式異步電機(jī)，其參數(shù)如下：型號(hào)：JO-11-2，額定功率1kW，額定電壓380V，額定電流：2.31A。實(shí)驗(yàn)中的波形由數(shù)字示波器測(cè)得。實(shí)驗(yàn)過(guò)程測(cè)試了在不同頻率輸出時(shí)電機(jī)的電流，從實(shí)驗(yàn)波形可以看出，其輸出電流基本是正弦波。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文在空間電壓矢量控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，給出了變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。通過(guò)試驗(yàn)表明，此系統(tǒng)控制性能和精度良好。