DSP在交流异步电动机变频调速中的应用

在电压矢量空间的6个扇区中，当期望的输出电压矢量落在某个扇区时，就用该扇区的两条边等效合成期望的输出矢量。

在图3中，Ux和Ux±60代表相邻的两个基本电压空间矢量；Uout是输出的参考相电压矢量，其幅值代表相电压的幅值，其旋转角速度就是输出正弦电压的角频率。Uout可由Ux和Ux±60线性时间组合来合成，它等于t1／Tpwm倍的Ux与t2／Tpwm倍的Ux±60的矢量和。其中t1和t2分别是Ux和Ux±60和作用的时间；Tpwm是Uout作用的时间。

由期望输出电压矢量的幅值及位置可确定相邻的两个基本电压矢量以及它们作用时间的长短，并由此得出零矢量的作用时间大小。

2 基于DSP的变频调速系统硬件电路设计

设计的系统以TMS320LF2407A为核心控制器，电路组成包括主电路、系统保护电路和控制电路三大部分，其总体设计图如图4所示。

其中主电路部分由整流电路、滤波电路、逆变电路租IPM驱动电路组成。主电路工作原理是把三相交流电源通过三相桥式整流电路变换为脉动的直流电压，再经过大电容C滤波后成为平滑、稳定的直流电压。再通过IPM逆变电路将该直流电压变换为频率、电压均可调的交流电，形成PWM波，提供给负载电机。

系统保护电路包括泵升电压控制，过压、欠压保护，限流启动和IPM故障保护等。过压、欠压保护是利用电阻分压采集母线电压，与规定值相比较，以保证电压型逆变器母线电压稳定；限流启动是为了防止开启主回路时瞬间的大电流可能会损坏整流电路中的二极管，在主回路上串联一个限流电阻R，当电容电压达到规定值时，通过继电器把R短路，主回路进入正常工作状态。

控制电路包括DSP最小系统电路、光耦隔离电路等。最小系统由DSP本身和外扩的数据SRAM、程序SRAM、复位电路、晶振、译码电路、电源转换电路组成，光耦隔离电路是为了把DSP输出的弱电信号和主电路的强电信号进行可靠隔离。

3 基于DSP的变频调速系统软件设计

TMS320LF2407A DSP最大的特点是内置了一个功能强大的事件管理器模块(Event Manager)。EM模块中有内置的硬件电路以最大限度地简化对称空间向量PWM波形的产生。

一个电压空间矢量PWM波的生成，对零矢量使用方法很灵活。通常以开关损耗较小和谐波分量较小为原则，安排基本矢量和零矢量的作用顺序，一般在减少开关次数的同时，尽量使PWM输出波形对称，以减少谐波分量。

本文采用最常用的是七段式电压空间矢量PWM波形，它由3段零矢量和4段相邻的两个非零矢量组成，将零矢量分别置于PWM波的开始、中间和结尾。

在这个程序中，调制波频率f由外部输入，并假设已经通过f／50 Hz转化成频率调节比的形式。程序中的载波频率和采样频率都是20MH-z。可以实现调制波频率O～50Hz变频功能、死区功能。死区时间1．6μs。DSP晶振10MHz，内部2倍频，时钟频率为20MHz，计数周期为50ns。

3．1 主程序设计

主程序的工作是初始化，并将外部输入的频率调节比转换成角频率。根据U／F曲线确定参考电压的幅值。

作者：杨 亮 王 鸣   来源：电子技术