變頻器知識大全：控制篇

　　3 軟件設(shè)計

　　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)計的變頻調(diào)速系統(tǒng)是針對實驗室無軸承高頻電機用，主要完成了一些基本功能，比如頻率的設(shè)定與顯示，低速時轉(zhuǎn)距補償功能等，程序不是特別復(fù)雜，設(shè)計程序近2000行，廾對程序進行了測試，證明程序運行良好。本文變頻調(diào)速系統(tǒng)中的整個程序主要由主程序、鍵盤程序、顯示程序、PWM程序、故障保護中斷程序等組成。

　　3.l 主程序和故障保護中斷程序

　　主程序是整個程序的最主要部分，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，定時計數(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處理時間，更好地實現(xiàn)實？夾浴Ｉ瓚ㄆ德蝕？理，就是判斷按鍵所給定的值，判別所設(shè)定的頻率誰是最終的目標頻率。頻率顯示部分，就是把最終目標頻率，按常規(guī)以千位、百位、十位、個位通過LED顯示出來。運行控制就是根據(jù)RUN鍵來決定是否啟動電機運行。在硬件設(shè)計上，采用的是富士公司的第三代智能功率模塊IPM，它的內(nèi)部本身就集成廠過壓、過流、過熱、控制電壓欠壓、短路等的輸出報警功能，通過光耦隔離后送入到DSP的外部中斷源引腳PDPINT，完成相應(yīng)的保護功能，具體流程圖如圖3（b）所示。

　　圖3：主程序和保護程序流程。

　　3.2 SVPWM中斷子程序

　　PWM 中斷子程序是整個控制器工作的關(guān)鍵程序，空間電壓矢量調(diào)制的完成就是靠它來實現(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：電機運行時頻率的動態(tài)顯示，根據(jù)主程序中所給定的目標頻率，可以得到角速度ω，ω經(jīng)過積分運算可以得到usref的角度θ，然后計算usref在兩相靜止坐標系α，β軸上的投影usα及usβ，有了θ可以同時計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間T1、T2和T0，然后給DSP內(nèi)部的3個全比較寄存器CMPRx（x=1，2，3）進行賦值，產(chǎn)生相應(yīng)的5VPWM波形。

　　圖4：SVPWN中斷子程序流程圖。

　　4 實驗結(jié)果

　　根據(jù)前面介紹的系統(tǒng)硬件電路和軟件控制算法，對制作的原理樣機進行了實驗研究。實驗測試了異步電動機空載穩(wěn)態(tài)運行情況，以此來檢測原理樣機的可行性，對實驗結(jié)果進行了波形記錄，300 Hz穩(wěn)態(tài)運行時其PWM控制波形和測得的異步電機實測線電壓波形如圖5所示。

　　圖5：300Hz時控制器輸出的控制波形和實測電機線電壓波形。

　　實驗用高頻電機的參數(shù)如下：

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

　　5 結(jié)語

　　以TMS320F240數(shù)字信號處理器為核心構(gòu)成的數(shù)字控制器是一個信號處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以完成信號的檢測、濾波、整形，核心算法的實時完成以及驅(qū)動信號的產(chǎn)生，系統(tǒng)的監(jiān)控、保護等功能，相對于一般的單片機構(gòu)成的系統(tǒng)，它的處理速度快、實時性能比較好，也易于選擇和配合，同時集測量、監(jiān)控、保護于一身，可與上位機通信，具有很高的使用價值。