【正文】 ，使系統(tǒng)的功率因數約為1，徹底消除網側的諧波污染，并實現了四象限運行。[1]，任何控法幾乎都是以各種PWM控制方式實現。我國電機總裝機容量已達4億千瓦，年耗電量達6000億千瓦時，占工業(yè)耗電量的80%，然而直到目前，我國各類在用電機80%以上還是中小型異步電動機，可見我國在電機節(jié)能領域有非常大的潛力。最后敘述了具體使用DSP編寫產生SPWM波形程序的步驟以及一些相關寄存器的設置。作為高新技術之一的變頻技術是重要的節(jié)能和環(huán)保技術，在各種工業(yè)生產、交通運輸和家用電器中應用十分廣泛，變頻器作為變頻技術的產品，在我國工農業(yè)等各方面有著極其重要的地位。給出了系統(tǒng)各部分硬件電路的工作原理、參數計算以及各部分器件的選取。 IPM Control circuit including DSP smallest system circuit. Finally describes specific use DSP write produce SPWM wave process steps and some relevant register setting. Then gives SPWM wave of dead zone, dead zone can prevent the main electric circuit of road arm, After gives different frequencies when the motor running voltage and current waveform, the line that the waveform can stable operation and motor inverter.Keywords : DSP Intelligent power module Constant pressure frequency than control SPWM 目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒論 1 電機變頻調速發(fā)展現況和趨勢 1 2 2 2 3 3第二章 交流電機變頻調速原理 5 5 5 6 7 8 SPWM控制技術原理 10 11 12 SPWM的調制方式 13第三章 變頻調速系統(tǒng)的硬件電路設計 16 16 17 18 18 19 21 22 2欠壓保護電路 24 24 IPM故障保護電路 25 26 DSP（TMS320LF2407A)的最小系統(tǒng)電路 27 DSP外圍接口電路設計 28第四章 變頻調速系統(tǒng)的軟件設計 29 DSP生成SPWM波形 29 31第五章 結論 34致　　謝 35參考文獻 36 第一章 緒論 電機變頻調速發(fā)展現況和趨勢能源需求正極大地影響著全球經濟發(fā)展。 以下將著重介紹變頻調速技術的最新發(fā)展概況。磁鏈跟蹤控制PWM技術這種方法把逆變器和電動機視為一體，以三相對稱正弦波電壓供電時交流電動機理想的圓形磁場為基準，用逆變器不同開關模式所產生的實際磁鏈矢量來跟蹤基準磁鏈園，由跟蹤結果決定逆變器的開關模式，形成PWM波。雙極型全控器件有[3]:GTR、達林頓管、GTO等。其中SMARTFET是采用了微電子工藝集成的器件，IPM是一種智能功率模塊。2)功率器件的發(fā)展。隨著高性能單片機和數字信號處理器的使用，國內學者緊跟國外最新控制策略，針對交流感應電機特點，采用高次諧波注入國內交流變頻調速技術產業(yè)狀況表現如下:1) 變頻器的整機技術落后，國內雖有很多單位投入了一定的人力、物力，但由于力量分散，并沒有形成一定的技術和生產規(guī)模。第二章 交流電機變頻調速原理定子是電動機的不動部分、它主要由鐵心、定子繞組和機座組成。 (b)線繞式 其轉子鐵心與鼠籠式相同，不同的是在轉子的槽內嵌置對稱的三相繞組。由電磁力產生電磁轉矩，從而使電動機轉子轉動起來。其二是調節(jié)供電電源頻率，稱為變頻調速。(2)變轉差率調速:變轉差率調速實現方法眾多，例如調壓調速、轉子串電阻調速、串極調速和滑差離合器調速等方法。:成比例變化，損耗基本沒有增加，是一種高效的調速方法。—與繞組結構有關的常數。這是恒壓頻比的控制方式。由于頻率提高而電壓不變，氣隙磁動勢必然減弱，導致轉矩T減小。用一組等腰三角形波與一個正弦波進行比較，如圖27所示，其相交的時刻(即交點)來作為開關管“開”或“關”的時刻。而在另半個周期內，兩個器件的工作情況正好相反。盡管相電壓是雙極性的，但是合成后的線電壓脈沖系列與單極性相電壓合成的結果一樣都是單極性的。但是，提高載波的頻率要受逆變開關管的最高開關頻率限制，而且也形成對周圍電路的干擾源。但是這種調制，在信號頻率較低時，載波的數量顯得稀疏，電流波形脈動大，諧波分量劇增，電動機的諧波損耗及脈動轉矩也相應增大。具體實現方法是把逆變器整個變頻范圍劃分為若干個頻段，在每個頻段內都維持載波比恒定，對于不同頻段取不同的載波比，頻率較低載波比取大點，一般有經驗參數可取.第三章 變頻調速系統(tǒng)的硬件電路設計本文設計的系統(tǒng)以TI公司的TMS320LF2407A為控制核心，其總體設計圖如圖311 M限流起動電壓檢測IPM故障保護泵升控制過欠壓保護驅動電路光電耦合頻率輸入中央處理器故障保護PWMIO接口IO接口 圖31基于DSP的變頻調速系統(tǒng)總體設計圖其中主電路部分由整流電路、濾波電路、逆變電路(和IPM驅動電路與吸收電路組成。 控制電路包括DSP最小系統(tǒng)電路、頻率輸入電路、光耦隔離電路等。圖中C5為C型吸收電路，R6到R11和C6到C11組成RC型吸收電路。根據上面計算的電壓和電流以及市場價格和供貨情況，實際選用的單相整流橋為10A, 1000V.在整流電路中輸出電壓是脈動的，另外，在逆變部分產生的脈動電流和負載變化也使得直流電壓產生脈動，為了將其中的交流成分盡可能的濾除掉，使之變成平滑的直流電，必須在其后加上一個低通濾波電路。 發(fā)光二極管DS1除了表示電源是否接通以外，還有一個十分重要的功能，即在主電路切斷電源后，顯示濾波電容上的電荷是否已經釋放完畢。(1) IPM的主要特性采用低飽和壓降，高開關速度，內設低損耗電流傳感器的IGBT功率器件。 三相橋臂。(4)IPM逆變器開關頻率的確定在變頻調速系統(tǒng)中，采用SPWM逆變電路可以大大降低逆變電路輸出電壓的諧波，使逆變電路的輸出電流接近正弦波。驅動電源電壓在13. 5V16. 5V之間，IPM能夠正常工作。單位mAN端P端DC20kHzDC20kHz型號Typ. Max.Typ. Max.Typ. Max.Typ. Max.PM10RSH12018 2523 327 108 12表31控制端電流與開關頻率的關系故障信號F使用時必須注意，當TFO=)有效時，IPM會關斷開關并使輸入無效。雖然在保護模塊中己經設有過流、過熱等保護，但為了提高系統(tǒng)的可靠性及更好的保護IGBT管，我們仍須設置一套快速而準確的保護環(huán)節(jié)以防止各種故障。因為IGBT集射極耐壓及承受反壓的能力有限，而我國電網電壓的線性度較差，電壓會有一定的波動范圍，這會導致直流回路過壓或欠壓，因此應設置直流電壓過壓、欠壓保護電路，如圖36所示。 欠壓保護電壓:U1 =(110%} = 311(110%) = 280V ( 316） 過壓保護電壓。如果丁M模塊其中有一種保護電路動作，IGBT柵極驅動單元就會關斷電流，并輸出一個故障信號Fo。短路保護及過電流保護實際上均是對IGBT的集電極電流進行檢測，無論哪個IGBT發(fā)生異常都可保護，由于電流檢測內置，故無需另加檢測元件。(5)抱警輸出功能在下橋臂側各種保護動作閉鎖期間，輸出報警信號，如控制輸入為ON狀態(tài)，即使閉鎖期已結束，報警輸出功能也不復位，等到控制輸入變?yōu)镺FF時，報警復位，保護動作解除。 (2)基于TMS320C2XXDSP的內核，保證了TMS320LF2407A芯片的代碼與TMS320系列DSP代碼兼容。(6)可擴展的外部存儲器總共192K字的空間，分別為64K程序存儲空間64K數據存儲空間、64K字的I/0空間。(14)電源管理，具有3種低功耗模式，能獨立地將外圍器件轉入低功耗工作模式。發(fā)送器將TTL/CMOS輸入電平轉換成EIA/TIA232E電平?？刂萍拇嫫鞯脑O置順序為:a設置定時周期寄存器T1PR。在這種計數方式下，計數器的值由初值開始向上跳增，當到達T1PR值時，開始遞減跳變，直至計數器的值為零時又重新向上跳增，如此循環(huán)往復。上位機軟件只需要實現對PC機串口的讀寫操作， 下位機控制程序主要由主程序和三個中斷服務子程序組成。3設計并實現了基于DSP控制的交流電機變頻調速系統(tǒng)的整套硬件電路，包括主電路、系統(tǒng)保護電路和控制電路。本系統(tǒng)是一個U/f控制方式的開環(huán)控制系統(tǒng)，它存在以下缺點:不能恰當調整電動機的轉矩補償和適應負載轉矩的變化。沈老師敏銳的洞察力、淵博的學識、高度的責任感令我深受裨益。本系統(tǒng)主電路的強電部分對控制電路還有一定程度的干擾，應再研究變頻器的干擾抑制技術，以消除干擾。本文給出了以上各部分電路的工作原理、參數計算以及各部分器件的選取。2 PWM中斷服務程序的主要任務是:一、根據給定頻率完成頻率的調節(jié)控制。死區(qū)配置寄存器 內部總線脈沖模擬產生器對稱PWM不對稱PWM空間矢量PWM通用定時器1比較單元1比較單元2比較單元3 死區(qū)單元輸出邏輯 PWM1 D DTDH1 PWM2 DTDH2 PWM3 DTDH3 PWM4 DTDH4 PWM5 DTDH5 PWM6 DTDH6 PD PINT RS圖41PWM生成電路框圖比較匹配圖42對稱PWM波產生機理本系統(tǒng)的軟件主要有兩部分組成:一、上位機監(jiān)控程序。e設置定時器工控制寄存器T1CON。 圖310 CAN總線接口電路第四章 變頻調速系統(tǒng)的軟件設計 系統(tǒng)控制能力的優(yōu)劣很大程度取決于軟件可靠性和通用性之外，滿足實時性的前提下，還要具有很好的實時性，控制軟件還應具有靈活性。DSP最小系統(tǒng)框圖如圖38所示。(10)16位串行外部設備接口SP工模塊。對外部時間進行定時捕獲的3個捕獲單元。如果先加主電源，則可能在保護功能還未起作用時，IPM已損壞。欠壓保護采用滯環(huán)控制方式，即當Vcc恢復至上限值時，且輸入信號為OFF，則解除報警。同時還具有防止誤動作閉鎖功能，在保護動作閉鎖期間，即使有控制信號輸入，IGBT也不工作?？刂菩盘栆彩菑闹骰芈窞V波電器兩端取出，經電阻EZ2。被測信號通過光電耦合獲得通路，而共模干擾由于不能形成回路而得到有效抑制。由于保護電路屬于系統(tǒng)的弱電控制部分，而故障信號又是從主電路中取出的，為保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定應實行弱電和強電隔離，即使兩者之間既保持控制信號聯(lián)系，又要隔絕電氣方面的聯(lián)系。 (3) IPM的自保護功能 IPM內部集成自保護功能，共有4路保護，分別是上橋臂三路保護UFO,VFO I WFO，下橋臂公用保