【正文】 任務(wù)，所進(jìn)行的設(shè)計(jì)過(guò)程，并取得其設(shè)計(jì)成果。 用 C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了 SVPWM控制算法，并用 VC++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)控制程序，可通過(guò)串口完成對(duì)電機(jī)的頻率給定、啟動(dòng)與停機(jī)控制、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)顯示等。數(shù)學(xué)模型包括原始數(shù)學(xué)模型和通過(guò)坐標(biāo)變換方法得到的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型；變頻調(diào)速原理主要討論了 V／ F 控制和電壓空間矢量(SVPWM)控制原理。 *T4CNT = 0。 */ index_pwm++。 c=*CMPR3=b_time*pwm_half_per*(+*sin_table[(index_pwm+((num_f_d)/3))%num_f_d])。 //開(kāi)啟中斷 } /********************** INTERRUPT SERVICE ROUTINES *********************/ interrupt void timer2_isr(void) { *EVAIFRB = *EVAIFRB amp。 Start_LED(adc_res)。 *ADCTRL2|=0x4200。 */ if(!(i%I_DIV)) { adc_res=*RESULT56。 } void interrupt adcint(void) { asm( clrc SXM)。 else if(res1 =896 amp。 res1768) LED =0x1f。amp。 else if(res1 =384 amp。 res1256) LED =0x01。amp。 *CHSELSEQ2=0x7654。 /* enable desired EVB group C interrupts */ } voidinit_adc(void) { *ADCTRL1=0x00。 /* clear all EVB group B interrupts */ *EVBIFRC = 0xFFFF。 *EVAIMRB = 0x0001。 //這里！首先就使能了中斷 INT3，在程序一開(kāi)始就先使能中斷 INT3，所以后面只須單獨(dú)使能中斷 INT1 *EVAIFRA = 0xFFFF。 fv_ = ((num_f_d*U_DC*F_V_radio))。 //P206,比較控制寄存器 *T1CON = 0x0840。 *T1PR = pwm_half_per。 //P155 端口 A 數(shù)據(jù)和方向控制寄存器 *T1CON = 0x0000。 *MCRA = 0x0fc0。//P31 *SCSR2 = (*SCSR2 | 0x000B) amp。 unsignedinti=0。//LED 控制 define LED port0 //port0 隨便，核心是 ioport volatileioport unsigned int port0。 unsignedint duty。0X0200。 } // 以上根據(jù) uout 所處的扇區(qū)計(jì)算相應(yīng)的 cmp1 和 cmp2 的值 *CMPR1=cmp1。break。break。break。 // 重新裝配 ACTRA x=ubeta[i]。 // 計(jì)算 ualfa,ubeta 的值 SECTOR()。 floatx,y,z。break。break。break。 a=4*c+2*b+a。 if(vref20) b=1。 vref2=(ubeta[i]+ualfa[i]*)/2。 floatvref1,vref2,vref3。i200。 // 清除 EVB 相應(yīng)的中斷標(biāo)志 *MCRA=*MCRA|0x0fc0。 // PWM 5 高有效 ,PWM 6 低有效 *COMCONA=0x9200。 // CLKIN=6M,CLKOUT=24M *WDCR=0x00E8。 // 定義存儲(chǔ)扇區(qū)數(shù)的數(shù)組 define PI2 2* // 定義 2π的值 define DETA PI2/200 // 定義相臨兩個(gè) Uout 之間的電角度的差值 define INIA define TP 20 // t1 的周期寄存器的值 ,其值等于 SVPWM 調(diào)制周期一半 , // 因?yàn)樵谠摮绦蛑?2π電角度內(nèi) Uout 的點(diǎn)數(shù)一定 ,故改變此值 // 可以改變輸出的 3 相正弦交流電壓的頻率 define KP // 定義 Uout 的標(biāo)幺值 ,KP 的值在 0 和 1 之間 ,改變此值可以 // 改變逆變橋輸出電壓的幅值 // 屏蔽中斷子程序 void inline disable() { asm( setc INTM)。三、電壓電流 及溫度信號(hào)的采集和 A／ D轉(zhuǎn)換。 串口通信中斷服務(wù)程序的主要任務(wù)是：一、接收上位機(jī)發(fā)送的參數(shù)給定信息。上位機(jī)軟件只需要實(shí)現(xiàn)對(duì) Pc 機(jī)串口的讀寫(xiě)操作，本系統(tǒng)采用 Vc++編制了上位機(jī)監(jiān)控顯示程序控制界面。 圖 37 CAN總線接口電路 四、變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制能力的優(yōu)劣很大程度取決十軟件可靠性和通用性之外，滿足實(shí)時(shí)性的前提下，還要具有很好的實(shí)時(shí)性．控制軟件還應(yīng)具仃靈活性。發(fā)送器將 TTL／ CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換成 EIA／ TIA232E電平。 圖 35 DSP最小體統(tǒng)框圖 DSP外圍接口電路設(shè)計(jì) 1．串行接口 串行接口電路如圖 36，我們通過(guò)一片 MAX232構(gòu)成串行通信接口。 (14) 電源管理，具有 3種低功耗模式，能獨(dú)立地將外同器件轉(zhuǎn)入低功耗工作模式。 (10) 16位串行外部設(shè)備接口 SPI模塊。 (6) 可擴(kuò)展的外部存儲(chǔ)器總共 192K字的空間，分別為 64K程序存儲(chǔ)空間、 64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、 64K字的 I／ 0空間。 (3) 片內(nèi)高達(dá) 32K字的 Flash程序存儲(chǔ)器，高達(dá) 2． 5K字的數(shù)據(jù)／程序 RAM， 544字雙端口 DARAM， 2K字的 SARAM。 圖 33 電壓電流采集電路 控制電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)控制電路主要由以 TMS320LF2407A為核心的 DSP最小系統(tǒng)，外加各種通信及控制電路接口組成。運(yùn)放 Al構(gòu)成負(fù) 反饋放大電路， D2 接在 Al 的輸入端，完成對(duì) LED輸出光信號(hào)的檢測(cè)，并自動(dòng)調(diào)整通過(guò) LED的電流，以補(bǔ)償 LED光強(qiáng)隨溫度變化引起的非線性，因此此反饋放大器主要用于穩(wěn)定 LED 的光輸出并使其線性化。體積相應(yīng)小。 8)IPM內(nèi)藏相關(guān)的外圍電路。優(yōu)化的門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)與 IGBT集成，布局合理，無(wú)外部驅(qū)動(dòng)線。 5)橋臂對(duì)管互鎖。 3)快速的過(guò)流保護(hù)。 IPM有以下優(yōu)點(diǎn)： 1)開(kāi)關(guān)速度快。它由高速低工耗的管芯和優(yōu)化的門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)電路以及快速保護(hù)電路構(gòu)成?？紤]到紋波的需要，最小輸入電壓至少應(yīng)該在 200V以上，所以有： 濾波電容理論上越大越好，一般采用大容量耐壓濾波電解電容，在此我們選擇兩個(gè)1000uF， 400V的電容 C C2串聯(lián)進(jìn)行濾波，等效為一個(gè)耐壓 800V的 1000uF 的電容。 濾波電路 交流電經(jīng)過(guò)整流橋整流以后輸出的電壓是脈動(dòng)的，另外，由于逆變部分產(chǎn)生脈動(dòng)電流及負(fù)載的變化都使直流電壓產(chǎn)生脈動(dòng)，為了得到平滑的直流電，必須在整流輸出端加濾波電路。 整流橋由四個(gè)整流二極管組成，如圖 4— 2。下面詳細(xì)介紹各部分電路原理及元件參數(shù)。整流和濾波電路的作用是為 IPM提供直流母線電壓。本課題采用了 VF控制和 SVPWM相結(jié)合的控制方法。將三相異步電機(jī)在αβ坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型經(jīng) 2s／ 2r變換后，得到在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 d— q上的數(shù)學(xué)模型為： 1．電壓方程 3．磁鏈方程 4．運(yùn)動(dòng)方程 二、交流異步電機(jī)變頻調(diào)速原理 交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可由下式表示： n=60f/p(1s) 為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 (r／ min)； P為電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)： f為電源頻率； s為轉(zhuǎn)差率。 在研究電機(jī)矢量控制時(shí)定義有三種坐標(biāo)系統(tǒng)，即三相靜止坐標(biāo)系 (3s)、兩相靜止坐標(biāo)系(2s)和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 (2r)。從對(duì)直流電機(jī)的分析中發(fā)現(xiàn)，如果將交流電機(jī)的物理模型等效的變換成類似直流電機(jī)的模型，就可以大大簡(jiǎn)化分析和控制問(wèn)題，這就需要進(jìn)行坐 標(biāo)變換。分布，必然引起三相繞組間的耦合。 3．矩陣方程 根據(jù)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理，異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為： Te=PnLm1[(iAia+iBib+iCic)sinθ +(iAib+iBic+iCia)sin(θ +120o)+(iAic+iBia+iCib)sin(θ 120o)] 4．運(yùn)動(dòng)方程 對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程為： Te= TL + J/Pn 3)忽略鐵心損耗的影響。本課題主要針對(duì)交流異步電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和探討，提出了相應(yīng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方案，以 TI 公司的電機(jī)專用控制芯片 DSP TMS320LF2407A 為控制核心，采用 V／ F 控制和空間電壓矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)相結(jié)合的控制方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)交流異步電機(jī)變頻調(diào)速控制。為了滿足高性能、節(jié)能和環(huán)保的要求，交流電機(jī)調(diào)速以其特有的優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代直流調(diào)速，在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中扮演著重要的角色。電角度，且認(rèn)為磁動(dòng)勢(shì)和磁通在空間都是按 J下弦規(guī)律分布。 將以上電壓方程寫(xiě)成矩陣形式 ,并以微分算子 P代替微分符號(hào) d／ dt （ 13） 也可以簡(jiǎn)寫(xiě)為： U=Ri+pψ (14) 2．磁鏈方程 由于每個(gè)繞組的磁鏈?zhǔn)撬臼堑淖愿写沛満推渌@組對(duì)它的互感磁鏈之和，六個(gè)繞組的磁鏈可以表示為： （ 15） 也可簡(jiǎn)寫(xiě)為： ψ＝ Li (16) 式中， L 是 6 x 6 的電感矩陣，其中對(duì)角線元素是各有關(guān)繞組的自感， 其余各項(xiàng)是繞組間的互感。三相繞組在空間按 12amp。為了使三相異步電機(jī)具有可控性、可觀性，必須對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化，使其成為一個(gè)線性、解耦的系統(tǒng)。坐標(biāo)變換以產(chǎn)生相同的磁通為準(zhǔn)則，建立三相交流繞組、兩相交流繞組和旋轉(zhuǎn)的直流繞組三者之間的關(guān)系，從而可以建立交流異步電機(jī)的直流模型。 在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型 設(shè)坐標(biāo)軸 dq的旋轉(zhuǎn)速度等于定子頻率的同步角轉(zhuǎn)速ω 1，而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為ω，則 dq 軸相對(duì)于轉(zhuǎn)子的角轉(zhuǎn)速為ω s=ω 1一ω，即為轉(zhuǎn)差。變頻調(diào)速的方法主要有： V/F 控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩和電壓空間矢量 (SVPWM)控制方法。檢測(cè)電路將檢測(cè)到的信號(hào)傳給 DSP， DSP做出相應(yīng)處理后將各種信息再經(jīng)串口傳送到上位機(jī)顯示出來(lái)，使我們可以很清楚的看到系統(tǒng)運(yùn)行狀況。本系統(tǒng)被控電機(jī)參數(shù)為：額定功率 PN=900W，額定電 VN=380V，額定電流 IN =2． 37A，額定頻率 FN=50HZ。本課題所用電機(jī)為 900W，屬于小功率范圍，因此采用 220V單相整流橋整流。因此我們可以選用的單相整流橋規(guī)格為 20A、 1000V。 在加入濾波電容之前，單相整流 橋輸出平均電壓為： 加上濾波電容之后， UD的最高電壓可達(dá)到交流線電壓的峰值： 假設(shè)輸入電壓的波動(dòng)范圍是 220V～ 240V，電源功率因數(shù)為 0． 9，那么每一個(gè)周期內(nèi)電容吸收的能量為： 式中 POUT 為電機(jī)輸出功率， UPK為峰值電壓， Umin為最小交流輸入電壓。 逆變電路 逆變電路的功率器件采用目前最先進(jìn)的智能功率模塊 IPM(Intelligent Powr Module)，IPM不僅把功率開(kāi)關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路集成在 一起，而且還內(nèi)藏有過(guò)電壓，過(guò)電流和過(guò)熱等故障檢測(cè)電路，并可將檢測(cè)信號(hào)送到 CPU或 DSP作中斷處理。以其高可靠性，使用方便贏得越來(lái)越大的市場(chǎng)，尤其適合于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制器和各種逆變電源，是變頻調(diào)速，冶金機(jī)械，電力牽引，伺服進(jìn)給，變頻家電的一種非常理想的電力電子器件。 IPM內(nèi)部的 IGBT導(dǎo)通壓降低，開(kāi)關(guān)速度快，故 IPM功耗小。在靠近 IGBT 的絕緣基板上安裝了一個(gè)溫度傳感器，當(dāng)基板過(guò)熱時(shí)， IPM內(nèi)部控制電路將截止柵級(jí)驅(qū)動(dòng)，不響應(yīng)輸入控制信號(hào)。 6)抗干擾 能力強(qiáng)。 IPM自動(dòng)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電源，當(dāng)?shù)陀谝欢ㄖ党^(guò) l0u S 時(shí)，將截止驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 10)大大減少了元件數(shù)目。 電壓電流采集電路設(shè)計(jì) 圖 33是一典型的電壓或電流采集電路。根據(jù)運(yùn)放“虛短 和“虛斷”的特性，有： 因此，可以通過(guò)調(diào)整 R1和 R2 的值，使輸出電壓調(diào)整在 DSP所能接受的電壓范圍內(nèi)。 (2) 基于 TMS320C2XXDSP 的內(nèi)核，保證了 TMS320LF2407A 芯片的代碼