【正文】 在配置．CMD文件時(shí)，必須對(duì)DSP的數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)空間以及匯編偽指令。3．命令文件命令文件LF2407．CMD以．CMD為后綴，實(shí)現(xiàn)對(duì)程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間的分配。頭文件代碼比較長(zhǎng)，可以從TI的例程中復(fù)制到工程中，再根據(jù)自己需要做適當(dāng)修改即可。由于我們用到了其中的求正弦函數(shù)qsinlt()，所以將該庫(kù)文件包含到工程中。qmath．1ib是TI公司提供的數(shù)學(xué)庫(kù)函數(shù)，是有匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的函數(shù)庫(kù)，可被C調(diào)用。工程的整體結(jié)構(gòu)如圖57所示：圖57工程的整體結(jié)構(gòu)5．3．2程序說(shuō)明1．庫(kù)文件RTS2XX．LIB是C語(yǔ)言必須用到的系統(tǒng)庫(kù)，不需要用戶(hù)編寫(xiě)，可以在CCS 安裝目錄下的C2400\cgtools\lib中找到。整個(gè)工程由庫(kù)函數(shù)文件、頭文件、命令文件、中斷向量文件及用匯編或C語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序文件組成。日前，可支持TI的幾乎所有系列和型號(hào)的DSP。使用DSP／BIOS后，還能增強(qiáng)對(duì)代碼執(zhí)行效率的監(jiān)控。CCS中還提供了DSP／BIOS丌發(fā)工具，CCS由C編譯器、模擬囂軟件、調(diào)試軟件以及插件等組成。其程序流程如圖5—4所示： 故障中斷服務(wù)程序主要任務(wù)是：當(dāng)TMS320LF2407的功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)引腳接收到過(guò)流、欠壓、過(guò)熱、短路等故障信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生中斷，立刻封鎖PWM輸出，斷開(kāi)主電路并顯示相應(yīng)的故障，避免系統(tǒng)和IPM功率模塊燒壞。二、根據(jù)當(dāng)前頻率值實(shí)時(shí)完成SVPWM算法的計(jì)算和波形輸出。二、將電機(jī)轉(zhuǎn)速、母線(xiàn)電壓、IPM狀態(tài)等信息傳給上位機(jī)顯示。中斷服務(wù)子程序包括：串口通信中斷服務(wù)程序、PWM中斷服務(wù)程序、故障中斷服務(wù)程序。由于只是簡(jiǎn)尊的參數(shù)給定和顯示，所以在這小再詳細(xì)介紹，其界面如圖5—l所示：圖51串口通信上位機(jī)控制界面下位機(jī)控制程序主要由主程序和三個(gè)中斷服務(wù)子程序組成。上位機(jī)負(fù)責(zé)電機(jī)參數(shù)的設(shè)定、電機(jī)及IPM運(yùn)行狀態(tài)的顯示；下位機(jī)主要負(fù)責(zé)串口通信、空間矢量算法的計(jì)算、PWM輸心、電壓電流采集、故障監(jiān)控等。本系統(tǒng)軟件采用了自上而下、從整體到局部的設(shè)計(jì)思想，采用模塊化設(shè)|十方案，使程序恩路清晰，可讀性強(qiáng)。各部分電路都給出了詳細(xì)的原理圖。圖422是CAN總線(xiàn)接口電路。這樣就可以實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)之間的通信。接收器的典型臨界值是1．3V，典型磁滯是0．5V。MAX232是雙路驅(qū)動(dòng)／接收器，內(nèi)部包括電容型的電壓生成器，可以將5V電源轉(zhuǎn)換成符合 EIA／TIA232E的電壓等級(jí)。為此要擴(kuò)展非易失性存儲(chǔ)器，我們選用了SPI 總線(xiàn)的存儲(chǔ)器 25AA010A，它是2．5—5．5V的電源供電，帶有塊鎖存保護(hù)的CMOS 串行EEPROM 陣列，128 X 8bits存儲(chǔ)空間，可提供至少1000000次擦寫(xiě)和100 年的數(shù)據(jù)保存期。當(dāng)開(kāi)發(fā)完成后可修改映像文件，將64K RAM全部用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，而將程序?qū)懭雰?nèi)部FLASH中，系統(tǒng)即可脫離開(kāi)發(fā)環(huán)境獨(dú)立運(yùn)行。這樣在訪(fǎng)問(wèn)程序或數(shù)據(jù)空間的時(shí)候，CY7C1021都會(huì)被選通。為了不增加系統(tǒng)復(fù)雜度，我們只擴(kuò)展一片CY7C1021作為程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。我們選擇了CY7C1021作為外部存儲(chǔ)器。仿真電路如圖4—18所示：5．外擴(kuò)數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器TMS320LF2407A中集成了32K字的FLASH和1．5k字的RAM，片內(nèi)的FLASH可用作程序存儲(chǔ)器，但在開(kāi)發(fā)階段使用FLASH作為程序存儲(chǔ)極為不便，因?yàn)槊恳淮纬绦虻男薷亩夹枰獙?duì)FLASH進(jìn)行清除、擦除和編程操作，而且進(jìn)行CCS調(diào)試時(shí)只能設(shè)置硬件斷點(diǎn)，故從調(diào)試的角度考慮，應(yīng)該至少擴(kuò)充一塊程序RAM。外部復(fù)位電路如圖4一17所示：圖417復(fù)位電路 圖418 JTAG仿真接口電路4．JTAG仿真接口本系統(tǒng)采用聞亭EPP5100硬件仿真器，其仿真信號(hào)采用JTAG標(biāo)準(zhǔn) ，有14個(gè)引腳，通過(guò)JTAG接口可將仿真器與目標(biāo)系統(tǒng)相連。為可靠起見(jiàn)，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撒銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分一合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。圖415晶體、晶振時(shí)鐘及鎖相環(huán)電路圖圖416晶振輸出時(shí)鐘波形3復(fù)位電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)上電時(shí)可自動(dòng)復(fù)位，但為了防止系統(tǒng)受到外界干擾或電源波動(dòng)時(shí)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，還專(zhuān)門(mén)加了外部復(fù)位電路。晶體、晶振時(shí)鐘及鎖相環(huán)電路如圖415所示晶振時(shí)鐘電路的第三引腳輸出端還要串接一個(gè)10~500的電阻以減小輸出電流，可減少時(shí)鐘毛刺，避免時(shí)序工作異常。5)DSP時(shí)鐘信號(hào)電平為1．8V的，建議采用晶體時(shí)鐘電路 6)盡量使用片內(nèi)PLL，降低片外時(shí)鐘頻率，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。3)多個(gè)同頻時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，選擇晶振。時(shí)鐘電路選擇原則有：1)系統(tǒng)中要求多個(gè)不同頻率時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，首選可編程時(shí)鐘芯片。 可編程時(shí)鐘芯片優(yōu)點(diǎn)是：多個(gè)時(shí)鐘輸出，可產(chǎn)生特殊的頻率值，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，頻率范圍寬(最高達(dá)200MHZ)。其優(yōu)點(diǎn)有：頻率范圍寬(1HZ~400MHZ)、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)(可提供多個(gè)器件使用)。由晶體組成的時(shí)鐘電路價(jià)格便宜，但驅(qū)動(dòng)能力差，不能同時(shí)給其他器件使用，頻率范圍小(20K一60MHZ)。有時(shí)一些片選及時(shí)序不J下常工作也是有時(shí)鐘信號(hào)的毛刺造成的(尤其在高頻系統(tǒng)中)。如果時(shí)鐘質(zhì)量不好，那么系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性就很難保證。它們的代表性芯片及其性能表述如下：◆線(xiàn)性穩(wěn)壓器： 雙路輸出 TPS767D318：5V 3．3V／1．8V 1A／1A EN PS767D301：5V 3．3V／可調(diào) 1～1A EN 單路輸出 TPS76333： 5V 3．3V 150mA ENTPS7333： 5V 3．3V 500mA EN TPS76801： 5V 可調(diào) 1A EN PG TPS76833： 5V 3．3V 1A EN PG TPS75701： 5V 可調(diào) 3A EN PG TPS75733： 5V 3．3V 3A EN PG TPS75501： 5V 可調(diào) 5A EN PG TPS75533： 5V 3．3V 5A EN PG ◆開(kāi)關(guān)電源控制器： 單路輸出 TPS40K系列：最大輸出電流取決于MOS管TPS40000： 2．25—5．5V —4V 15A ◆帶MOS管的DC／DC控制器：TPS54K系列，最大輸出電流可達(dá)14A TPS54310： 3～6V 0．94．5V 3A TPS62K系列，最大輸出電流可達(dá)1．2A，轉(zhuǎn)換效率95％ TPS62040： 2．5V一6V 0．7V6V 1．2A ◆開(kāi)關(guān)電源模塊：雙路輸出 PT6931： 5V 3．3V／1．8V 5．5A／1．75APT6932： 5V 3．3V／1．5V 5．5A／1．45A TMS320LF2407A的內(nèi)核電壓和I／O端口電壓都是3．3V，而控制系統(tǒng)整體是由一個(gè)外接5V的電源供電，因此只需單路輸入5V、輸出3．3V的電源器件，考慮到電路對(duì)電流要求不是太高，500mA的電流就夠了，我們選擇了TPS7333穩(wěn)壓器件來(lái)為DSP供電。它主要包括：電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、仿真接頭、擴(kuò)展 SRAM等，圖413便是一個(gè)DSP最小系統(tǒng)框圖。 4．4．2 DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)DSP最小系統(tǒng)是指既沒(méi)有輸入通道，也沒(méi)有輸出通道，同時(shí)也不與其它系統(tǒng)進(jìn)行通信的DSP系統(tǒng)。(13) 5個(gè)外部中斷，其中2個(gè)驅(qū)動(dòng)保護(hù)，1個(gè)復(fù)位中斷和兩個(gè)可屏蔽中斷。(11) 看門(mén)狗定時(shí)器模塊基于鎖相環(huán)PLL的時(shí)鐘發(fā)生器。(9) 串行通信接口SCI模塊。 (7) 10位AD轉(zhuǎn)換器，最小轉(zhuǎn)換時(shí)間為375ns，8個(gè)或16個(gè)多路復(fù)用的通道，可選擇由兩個(gè)事件管理器或軟件觸發(fā)。時(shí)間管理器模塊適用于控制交流異步電動(dòng)機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、多級(jí)電機(jī)和逆變器。 (4) SCI／SPI引導(dǎo)ROM。(2) 基于TMS320C2XXDSP的內(nèi)核，保證了TMS320LF2407A芯片的代碼與 TMS320系列DSP代碼兼容?？刂葡到y(tǒng)功能框圖如圖412所示：圖412控制系統(tǒng)功能框圖4．4．1主控芯片TMS320LF2407A介紹TMS320系列DSP的體系結(jié)構(gòu)是專(zhuān)為實(shí)時(shí)信號(hào)處理而設(shè)計(jì)，該系列DSP控制器將實(shí)時(shí)處理能力和控制器外設(shè)功能集于一身，為控制系統(tǒng)應(yīng)用提供了理想的解決方案。根據(jù)運(yùn)放“虛短和“虛斷”的特性，有： (4．14) (4．15) (4．16)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)。A2構(gòu)成電流電壓轉(zhuǎn)換電路，A2和R2將I2轉(zhuǎn)換為電壓輸出。圖410 HCNR200結(jié)構(gòu)示意圖4．3．2電壓電流采集電路設(shè)計(jì)圖411是一典型的電壓或電流采集電路。輸出光電二極管D3產(chǎn)生的輸出電流I2與D1發(fā)出的伺服光通量成線(xiàn)性比例。I1 =0．005If。當(dāng)D1通過(guò)驅(qū)動(dòng)電流If時(shí)，發(fā)出紅外光(伺服光通量)。4．3．1 HCNR200簡(jiǎn)介 HCNR200型線(xiàn)性光耦的原理如圖410所示。 4．3信號(hào)采集電路設(shè)計(jì) 在交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，要把直流母線(xiàn)電壓、相電壓、相電流等信號(hào)采集到DSP中，實(shí)現(xiàn)用低壓數(shù)字器件去測(cè)量控制高電壓、強(qiáng)電流等模擬量，如果模擬量與數(shù)字量之間沒(méi)有電氣隔離，那么，高壓強(qiáng)電流很容易串入低壓數(shù)字電路中，將器件燒毀。因?yàn)槎搪繁Ｗo(hù)是非重復(fù)的，所以在故障信號(hào)輸出后系統(tǒng)應(yīng)立即中斷DSP的PWM信號(hào)輸出。當(dāng)檢測(cè)到下臂(Nside)直流母線(xiàn)的電流過(guò)大時(shí)，短路保護(hù)通過(guò)RC濾波器開(kāi)始工作。再考慮給出l00V裕量，那么二極管的耐壓應(yīng)在 600V，最好選用耐壓超過(guò)600V的具有快速恢復(fù)特性的二極管。如果下臂IGBT的最小導(dǎo)通脈沖寬度Tmin或者上臂IGBT的最小關(guān)斷脈沖寬度Tmin為 20us，自舉電容在此期間需要被充電△VDB =1V，則有：（）即自舉電阻選擇為4Ω。R2能夠滿(mǎn)足放電電壓ΔV能在IGBT2的最小導(dǎo)通脈寬T2內(nèi)被充電至Cl上。另外，還應(yīng)給計(jì)算出的電容值增加一定的裕量。其后，IGBTl再次導(dǎo)通時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)電路要消耗電流， C1上的電壓開(kāi)始逐漸下降。因此，當(dāng)VS處的電位下降到VEC2時(shí)，C1開(kāi)始充電以恢復(fù)其下降的電位。當(dāng)IGBT2關(guān)斷FWD2導(dǎo)通時(shí)，C1上的充電電壓Vc1可通過(guò)下式來(lái)計(jì)算： （）式中：VEC2一FWD2的順?lè)较驂航?。?dāng)VS處電位上升至接近P處電位時(shí)，Cl停止充電。 圖48自舉電路及工作時(shí)序圖(1)變頻運(yùn)行時(shí)自舉電容的充放電：當(dāng)IGBT2處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，C1上的充電電壓(VCl)可通過(guò)下式來(lái)計(jì)算： （ ）式中： Vcc一控制電源電壓；VF1 —二極管D1的順?lè)较驂航担籚satt2 —IGBT2的飽和壓降。充電動(dòng)作如圖4—8所示，通過(guò)開(kāi)通下臂(N側(cè))的IGBT2，自舉電容被充電。考慮到成本問(wèn)題，本設(shè)計(jì)采用單電源驅(qū)動(dòng)方案。缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，設(shè)計(jì)成本增加。 另外，在設(shè)計(jì)接口電路時(shí)應(yīng)注意：RL的選擇建議在IOK一20K之間；CL的選擇最好在l0pF—l00pF之間；在5與8腳之間加0．1uF去偶電容；7腳和8腳需要短路連接。HCPL4504內(nèi)部集成高靈敏度光傳感器，極短的寄生延時(shí)為IPM應(yīng)用中的高速開(kāi)關(guān)的死區(qū)時(shí)間確保了安全，是功率器件接口的完美解決方案。公式：tPLHmax tPHLmin不僅定義了光耦需要多少時(shí)間延時(shí)來(lái)防止直通短路，而且還能設(shè)置最佳死區(qū)狀態(tài)。防止這一現(xiàn)象的辦法是一只IPM打開(kāi)的時(shí)候必須確保他的對(duì)管已經(jīng)完全關(guān)閉。而功率管IPM開(kāi)關(guān)工作時(shí)，原則上是絕對(duì)不能使上下兩臂同時(shí)導(dǎo)通的。圖45采用高速光耦隔離的IPM典型應(yīng)用接口電路 1)光耦隔離 為提高電路安全性，DSP的PWM信號(hào)輸出端與IPM的控制信號(hào)輸入端之間最好用光耦進(jìn)行隔離(可以直接驅(qū)動(dòng)，但不推薦)。本課題采用的交流異步電機(jī)功率為900w，因此可以選用智能功率模塊 ps21865。45KW371400PM400CLA060內(nèi)置6單元3相輸出：短路，過(guò)流，過(guò)溫，欠壓保護(hù)。30KW244300PM300CLA060內(nèi)置6單元3相輸出：短路，過(guò)流，過(guò)溫，欠壓保護(hù)。161200PM200CLA060內(nèi)置6單元3相輸出：短路，過(guò)流，過(guò)溫，欠壓保護(hù)。11KW98100PM100RLA060內(nèi)置7單元(含制動(dòng))3相輸出：短路，過(guò)流，過(guò)溫，欠壓保護(hù)。5175PM75RLA060內(nèi)置7單元(含制動(dòng))3相輸出：短路，過(guò)流，過(guò)溫，欠壓保護(hù)。30Ps21867內(nèi)置6單元3相輸出，過(guò)流保護(hù)，欠壓保護(hù)。 15Ps21564內(nèi)置6單元3相輸出，過(guò)流保護(hù)，欠壓保護(hù)。下表是根據(jù)電機(jī)峰值電流而給出的交流220V電機(jī)推薦使用的IPM類(lèi)型及其功能簡(jiǎn)介。例如：電源Vac =220V交流，電機(jī)P=3．7kW，OL =150％，λ=120％，η=0．9，ψF =0．76，則IC(峰值)=。電機(jī)電流最大峰值可由下式計(jì)算： （）式中：P=電機(jī)功率(W)；OL =變頻器最大過(guò)載系數(shù)；λ=電流脈動(dòng)因數(shù)；η=變顙器的效率；ψF =功率因數(shù)；異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 VAC =交流線(xiàn)電壓(v)。 第一：根據(jù)IPM的過(guò)流值以確定峰值電流。4．2．3．2 IPM的選用 IPM在選用時(shí)，首先是根據(jù)變頻裝置的容量(電動(dòng)機(jī)的額定功率)，同時(shí)也要考慮供電電源容量，確定其額定