DSP在交流異步電動機變頻調(diào)速中的應(yīng)用

　　在電壓矢量空間的6個扇區(qū)中，當(dāng)期望的輸出電壓矢量落在某個扇區(qū)時，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線性時間組合來合成，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和作用的時間；Tpwm是Uout作用的時間。

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

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

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

　　系統(tǒng)保護電路包括泵升電壓控制，過壓、欠壓保護，限流啟動和IPM故障保護等。過壓、欠壓保護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；限流啟動是為了防止開啟主回路時瞬間的大電流可能會損壞整流電路中的二極管，在主回路上串聯(lián)一個限流電阻R，當(dāng)電容電壓達(dá)到規(guī)定值時，通過繼電器把R短路，主回路進入正常工作狀態(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輸出的弱電信號和主電路的強電信號進行可靠隔離。

　　3 基于DSP的變頻調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　TMS320LF2407A DSP最大的特點是內(nèi)置了一個功能強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稱空間向量PWM波形的產(chǎn)生。

　　一個電壓空間矢量PWM波的生成，對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，盡量使PWM輸出波形對稱，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。可以實現(xiàn)調(diào)制波頻率0～50Hz變頻功能、死區(qū)功能。死區(qū)時間1．6μs。DSP晶振10MHz，內(nèi)部2倍頻，時鐘頻率為20MHz，計數(shù)周期為50ns。