DSP在交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速中的應(yīng)用

　　在電壓矢量空間的6個(gè)扇區(qū)中，當(dāng)期望的輸出電壓矢量落在某個(gè)扇區(qū)時(shí)，就用該扇區(qū)的兩條邊等效合成期望的輸出矢量。

　　在圖3中，Ux和Ux±60代表相鄰的兩個(gè)基本電壓空間矢量；Uout是輸出的參考相電壓矢量，其幅值代表相電壓的幅值，其旋轉(zhuǎn)角速度就是輸出正弦電壓的角頻率。Uout可由Ux和Ux±60線性時(shí)間組合來(lái)合成，它等于t1／Tpwm倍的Ux與t2／Tpwm倍的Ux±60的矢量和。其中t1和t2分別是Ux和Ux±60和作用的時(shí)間；Tpwm是Uout作用的時(shí)間。

　　由期望輸出電壓矢量的幅值及位置可確定相鄰的兩個(gè)基本電壓矢量以及它們作用時(shí)間的長(zhǎng)短，并由此得出零矢量的作用時(shí)間大小。

　　2 基于DSP的變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以TMS320LF2407A為核心控制器，電路組成包括主電路、系統(tǒng)保護(hù)電路和控制電路三大部分，其總體設(shè)計(jì)圖如圖4所示。

　　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(chēng)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(chēng)，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。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。