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三相橋式整流電路變換為脈動(dòng)的直流電壓，再經(jīng)過大電容C濾波后成為平滑、穩(wěn)定的直流電壓。再通過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，過壓、欠壓保護(hù)，限流啟動(dòng)和IPM故障保護(hù)等。過壓、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。可以實(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)字示波器測得。實(shí)驗(yàn)過程測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

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)。通過試驗(yàn)表明，此系統(tǒng)控制性能和精度良好。