變頻器知識(shí)大全：控制篇

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　隨著變頻器產(chǎn)品的不斷成熟，它的功能也不斷豐富，可靠性也得到不斷提高，從而導(dǎo)致了其程序編制的復(fù)雜度和難度。本文設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速系統(tǒng)是針對(duì)實(shí)驗(yàn)室無(wú)軸承高頻電機(jī)用，主要完成了一些基本功能，比如頻率的設(shè)定與顯示，低速時(shí)轉(zhuǎn)距補(bǔ)償功能等，程序不是特別復(fù)雜，設(shè)計(jì)程序近2000行，廾對(duì)程序進(jìn)行了測(cè)試，證明程序運(yùn)行良好。本文變頻調(diào)速系統(tǒng)中的整個(gè)程序主要由主程序、鍵盤(pán)程序、顯示程序、PWM程序、故障保護(hù)中斷程序等組成。

　　3.l 主程序和故障保護(hù)中斷程序

　　主程序是整個(gè)程序的最主要部分，它完成了變頻器的主要功能，它的流程圖如圖3（a）所示。程序初始化部分主要包括：I/O口的初始化，波形發(fā)生器的初始化，定時(shí)計(jì)數(shù)器的初始化，SPl的初始化，MAX7219的初始化等。讀數(shù)到內(nèi)部寄存器，就是把常用的數(shù)據(jù)讀人到內(nèi)部寄存器，縮短DSP處理時(shí)間，更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)？夾浴Ｉ瓚ㄆ德蝕？理，就是判斷按鍵所給定的值，判別所設(shè)定的頻率誰(shuí)是最終的目標(biāo)頻率。頻率顯示部分，就是把最終目標(biāo)頻率，按常規(guī)以千位、百位、十位、個(gè)位通過(guò)LED顯示出來(lái)。運(yùn)行控制就是根據(jù)RUN鍵來(lái)決定是否啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。在硬件設(shè)計(jì)上，采用的是富士公司的第三代智能功率模塊IPM，它的內(nèi)部本身就集成廠過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱、控制電壓欠壓、短路等的輸出報(bào)警功能，通過(guò)光耦隔離后送入到DSP的外部中斷源引腳PDPINT，完成相應(yīng)的保護(hù)功能，具體流程圖如圖3（b）所示。

　　圖3：主程序和保護(hù)程序流程。

　　3.2 SVPWM中斷子程序

　　PWM 中斷子程序是整個(gè)控制器工作的關(guān)鍵程序，空間電壓矢量調(diào)制的完成就是靠它來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體的流程圖如圖4所示。PWM發(fā)生程序主要完成如下的功能：電機(jī)運(yùn)行時(shí)頻率的動(dòng)態(tài)顯示，根據(jù)主程序中所給定的目標(biāo)頻率，可以得到角速度ω，ω經(jīng)過(guò)積分運(yùn)算可以得到usref的角度θ，然后計(jì)算usref在兩相靜止坐標(biāo)系α，β軸上的投影usα及usβ，有了θ可以同時(shí)計(jì)算出參考電壓矢量所在的扇區(qū)/N，根據(jù)已知量由公用值求取兩相鄰電壓矢量的作用時(shí)間T1、T2和T0，然后給DSP內(nèi)部的3個(gè)全比較寄存器CMPRx（x=1，2，3）進(jìn)行賦值，產(chǎn)生相應(yīng)的5VPWM波形。

　　圖4：SVPWN中斷子程序流程圖。

　　4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　根據(jù)前面介紹的系統(tǒng)硬件電路和軟件控制算法，對(duì)制作的原理樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)測(cè)試了異步電動(dòng)機(jī)空載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況，以此來(lái)檢測(cè)原理樣機(jī)的可行性，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了波形記錄，300 Hz穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)其PWM控制波形和測(cè)得的異步電機(jī)實(shí)測(cè)線電壓波形如圖5所示。

　　圖5：300Hz時(shí)控制器輸出的控制波形和實(shí)測(cè)電機(jī)線電壓波形。

　　實(shí)驗(yàn)用高頻電機(jī)的參數(shù)如下：

　　額定電壓Un=220V，額定電流In=1.5A，額定頻率f=400Hz，異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)=1，額定功率Pe=800W，額定空載電流0.75A。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　以TMS320F240數(shù)字信號(hào)處理器為核心構(gòu)成的數(shù)字控制器是一個(gè)信號(hào)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以完成信號(hào)的檢測(cè)、濾波、整形，核心算法的實(shí)時(shí)完成以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生，系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)等功能，相對(duì)于一般的單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)，它的處理速度快、實(shí)時(shí)性能比較好，也易于選擇和配合，同時(shí)集測(cè)量、監(jiān)控、保護(hù)于一身，可與上位機(jī)通信，具有很高的使用價(jià)值。