【正文】 ① 通用定時器。 TMS320LF2407A的指令集有三種基本的存儲器尋址方式：立即尋址方式、直接尋址方式、間接尋址方式。這些空間提供了共192K字的地址范圍。 TMS320LF2407A采用增強(qiáng)的哈佛結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)部具有六條16位總線，即程序地址總線（PAB）、數(shù)據(jù)讀地址總線（DRAB）、數(shù)據(jù)寫地址總線（DWAB）、程序讀總線（PRDB）、數(shù)據(jù)讀總線（DRDB）、數(shù)據(jù)寫總線（DWEB），其程序存儲器總線和數(shù)據(jù)存儲器總線相互獨立，支持并行的程序和操作數(shù)尋址，因此CPU的讀/寫可在同一周期內(nèi)進(jìn)行，這種高速運算能力使自適應(yīng)控制、卡爾曼濾波、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等復(fù)雜控制算法得以實現(xiàn)。完全獨立于CALU的輔助寄存器單元（ARAU）包含八個16位輔助寄存器，其主要功能是在CALU操作的同時執(zhí)行八個輔助寄存器（AR7至AR0）上的算術(shù)運算。體系結(jié)構(gòu)采用四級流水線技術(shù)加快程序的執(zhí)行，可在一個處理周期內(nèi)完成乘法、加法和移位運算。⑥ 41個通用I/O引腳，5個外部中斷，16個PWM通道，4個16位通用定時器 一、系統(tǒng)組成 TMS320LF2407A系統(tǒng)組成包括：40MHz、　CPU、片內(nèi)存儲器、事件管理器模塊、片內(nèi)集成外圍設(shè)備。④ 32位累加器和32位算術(shù)邏輯單元，一個1616的硬件乘法器。其中片內(nèi)雙方向RAM544Byte，64KB的Flash存儲器，片內(nèi)單訪問RAM 4KB。根據(jù)TI提供的資料，且有4種低功耗工作方式，單指令周期25ns（40MHz），最高的運算速度能達(dá)到40MIPS。圖4－1 TMS320系列產(chǎn)品最佳控制低功耗高性能C1/2XXXC8XC5XC2000(C20,C24)C6000(C62X,C67X)C5000(C54)C3X/C4X圖4－2 TMS320芯片的命名方法TMS320LF2407A是一款高性能的16位DSP芯片，是專門為控制應(yīng)用而設(shè)計的，處理速度快，且片內(nèi)含有豐富的硬件資源，大大減少了外圍設(shè)備，簡化了系統(tǒng)，為使用者帶來了巨大的方便。圖4－1給出了TMS320系列產(chǎn)品。派生的器件集成了新的片內(nèi)存儲器和片內(nèi)外設(shè)，以滿足不同應(yīng)用場合的需要。240xA芯片是24x定點DSPs系列的一部分，是C2000平臺的一員。TMS320系列的DSP具有以下特點：（1） 靈活的指令系統(tǒng)；（2） 靈活的操作性能；（3） 調(diào)整的運算能力；（4） 改進(jìn)的并行結(jié)構(gòu)；（5） 很高的性能價格比；在1982年，TI公司推出了TMS320系列的第一款定點DSP芯片——TMS32010。TMS320DSPs的體系結(jié)構(gòu)適合于實時的數(shù)字信號處理。顯然有D0=UβD1=32Uα12UβD2=32Uα12Uβ定義函數(shù) signx=0 x0 1 x0根據(jù)式S＝sign(D0)+2sign(D1)+4sign(D2)計算所得到系數(shù)S,S與Ur所在扇區(qū)號N的關(guān)系如表3－5 表3－5 S與扇區(qū)號N的對應(yīng)關(guān)系表S123456扇區(qū)號NⅡⅥⅠⅣⅢⅤ扇區(qū)判斷圖3－9根據(jù)以上分析建立起MATLAB扇區(qū)判斷的仿真模型,如圖3－10所示圖3－10扇區(qū)判斷模塊三、 公式X、Y、Z和矢量分配時間TX、TY在前面相關(guān)內(nèi)容中，已經(jīng)推導(dǎo)過這幾個量的數(shù)學(xué)模型，這里就能夠按照數(shù)學(xué)模型來建圖3－11 X、Y、Z仿真模塊圖3－12 矢量分配時間TT2立仿真模型了。gain4=。gain2=32。uαuβ=231 12 120 32 32uAuBuC由以上3/2坐標(biāo)的公式，設(shè)置仿真模塊中的參數(shù)參數(shù)如下gain=1/2。（4）SVPWM脈沖的產(chǎn)生。（2）計算公用公式X、Y、Z，并進(jìn)一步計算出各扇區(qū)內(nèi)主輔矢量的作用時間的分配情況。通過MATLAB實現(xiàn)SVPWM調(diào)制算法的仿真主要有以下幾個步驟。利用MATLAB/Simulink環(huán)境下的豐富模型，可很方便的實現(xiàn)SVPWM的仿真。（2）仿真可以提供系統(tǒng)性能的數(shù)據(jù)資料，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)原型中存確定最優(yōu)參數(shù)。 SVPWM控制算法的仿真在科研實踐中，系統(tǒng)仿真變得越來越不可缺少。顯然，控件器采樣頻率越大，逆變器開關(guān)頻率越高，磁鏈追蹤的精度越高。各矢量的發(fā)送順序規(guī)律見表3－表3－4所示。通過對扇區(qū)的選擇，那么相鄰矢量的作用時間可在，中選擇。因而第6扇區(qū)各矢量作用時間就不需要再作推導(dǎo)，直接根據(jù)第3扇區(qū)作用時間來確定即可（N＝6）：Tx=3UTUdsin((N3)π3θ)Ty=3UTUdsin(θ(N4)π3)為了補(bǔ)償U(kuò)的旋轉(zhuǎn)頻率，需要插入零矢量UO或者U7，其作用總時間為TO，滿足條件：TO=TT4T6 , T00=1KT0, T07=KT0約束條件為0≤K≤1在此，定義扇區(qū)內(nèi)先發(fā)生的矢量TX叫主矢量，后發(fā)生的矢量Ty叫輔矢量。各矢量的作用時間則根據(jù)圖3－5，由正弦定理可得：OAsin(π3θ)=OBsin(2π3)=ABsin(θ)即：T4U4sin(π3θ)=TUsin(2π3)=T6U6sinθ6個基本空間矢量幅值相等，把U6=U4=2Ud3代入上式，即可求出第一扇區(qū)時間： T4=3UTUdsin(π3θ)T6=3UTU6sinθ ①同理，可以推出當(dāng)扇區(qū)號N＝2時的矢量時間分配： T2=3UTUdsin(2π3θ)T6=3UTUdsin(θπ3) ②N=3時： T2=3UTUdsin(2π3θ)T3=3UTUdsin(θ2π3) ③將以上三式綜合起來表示，就可以得到N=3時的矢量時間計算公式： TX=3UTUdsin(Nπ3θ)Ty=3UTUdsin(θ(N1)π3)從基本矢量圖中可以看出，第1扇區(qū)內(nèi)矢量與第4扇區(qū)內(nèi)矢量關(guān)于圓心對稱，即空間相位差為180176。其圖形如圖3－4所示矢量作用時間的推導(dǎo)過程比較繁雜，在這里，本文用一種比較簡單的方法，來推導(dǎo)算法中各矢量的作用時間。這是因為如果允許有兩個或三個橋臂同時動作，則在線電壓的半周期內(nèi)會出現(xiàn)反極性的電壓脈沖，產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩， 引起轉(zhuǎn)矩脈動和電磁噪聲。另外，為使波形對稱，把每個矢量的作用時間都一分為二，同時把零矢量時間分配給兩個零矢量U0、U7。以下是以在第一區(qū)間的情況為例，介紹七段式生成方法計算主、輔矢量的作用時間其它區(qū)間也按同樣的方法計算。U0包括了UO、U7兩個零矢量。T為采樣周期。把它分成六個扇區(qū)，每為一個扇區(qū)，在每一個扇區(qū)，選擇相鄰的兩個電壓矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原則來合成每個扇區(qū)內(nèi)的任意電壓矢量。目前，磁通正弦多采用控制電壓矢量的導(dǎo)通時間方法，用盡可能多的多邊形磁通軌跡來逼近理想磁鏈圓。它消除了比較判斷誤差，很大程度上提高磁鏈追蹤的精度，輸出電流更接近于正弦。比較判斷式磁鏈追蹤型法控制雖然簡單，能實時追蹤，但易出現(xiàn)判斷誤差和量化誤差，從而影響到磁鏈追蹤的精度。由八種磁鏈?zhǔn)噶康牟煌M合作用，可使該磁鏈軌跡逼近正多邊形或圓形。圖3－3 電壓空間矢量分區(qū)及合成設(shè)逆變器輸出的三相電壓為UA、UB、UC，由圖3－2可求出加到電機(jī)定子上的相電壓為： USA=UAUNUSB=UBUNUSC=UCUN （式3－2）將式3－2代入式3－1中可得電機(jī)定子電壓空間矢量US為：US=23USA+USBej2π3+USCej4π3 =23USA+USBej2π3+USCej4π3UN1+ej2π3+ej4π3又1+ej2π3+ej4π3＝0，因此，逆變器輸出的電壓空間矢量為： US=23UA+UBej2π3+UCej4π3 （式3－3）由3－3可知，在PWM逆變器－電動機(jī)系統(tǒng)中，對電機(jī)定子電壓空間矢量的分析可以轉(zhuǎn)化為對逆變器輸出電壓空間矢量的分析。以n點為參考電位，易得：USA=23Ud 、USB=13Ud 、USC=13Ud 、將以上數(shù)值代入式3－1，可得：US＝23Udej0采用同樣的方法可以得到如表3－1所示的逆變器空間電壓矢量。下面以開關(guān)狀態(tài)（0、0）為例，即VTVTVT2導(dǎo)通，其余關(guān)斷。當(dāng)零矢量作用于電機(jī)時不形成磁鏈?zhǔn)噶浚欢?dāng)非零矢量作用于電機(jī)時，會在電機(jī)中形成相應(yīng)的磁鏈?zhǔn)噶?。圖32三相電壓源型逆變器電路圖在逆變器的八種開關(guān)模式中，有六種開關(guān)模式對應(yīng)非零電壓空間矢量，矢量的幅值為23Ud。對于180度導(dǎo)電型的逆變器來說，三個橋臂的六個開關(guān)器件共可以形成8種開關(guān)模式。另外，該電路每相橋臂上的兩個開關(guān)器件的驅(qū)動信號應(yīng)該滿足互補(bǔ)條件，并留有死區(qū)。因此，逆變器輸出端點A電壓波形是兩電平的階梯波。從上圖31可以看出，兩電平逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)共有三個橋臂，每相橋臂有2個開關(guān)元件和2個續(xù)流二極管。的三相電壓量的模值?？臻g電壓矢量PWM法基于對三相電壓轉(zhuǎn)換成二相平面,產(chǎn)生八個相應(yīng)空間電壓矢量:六個有效空間電壓矢量形成一個正六邊形,兩個零矢量位于中心位置。由于該控制方法把逆變器和電機(jī)作為一個整體來考慮,所以模型構(gòu)造簡單,便于數(shù)字化實現(xiàn)。SED1335是日本SEIKO EPSON公司出品的液晶顯示控制器，它在同類產(chǎn)品中是功能最強(qiáng)的，其特點：有較強(qiáng)功能的I/O緩沖器，指令功能豐富，四位數(shù)據(jù)并行發(fā)送最大驅(qū)動能力為640256點陣。液晶顯示器（LCD）具有低損耗、低價格、壽命長、接口方便等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各種便攜式系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)的顯示前端，具有極好的人機(jī)交互作用。其中相電流的檢測采用LEM公司的電流傳感器LTSP25NP，直流電壓傳感器采用LV25一P，輸入量程可通過接線改變。 原邊線圈電阻：250Ω 。 環(huán)境操作溫度：－10℃～＋70℃。；溫度漂移（0～＋70℃）：177。15VDC； 轉(zhuǎn)換率：2500∶1000絕緣耐壓（原副邊之間）：50HZ，1分鐘，； 電流消耗：24mA；測量總精度（25℃）：177。5%）：177。 參數(shù)如下：圖2－19 LV25P原邊額定有效值電流：10mA ； 原邊額定有效值電壓：10V～500V各檔 ； 原邊電流測量范圍：0～177。符合DSPTMS320LF2407的A/D口輸入電壓的要求，故不需要再進(jìn)行電壓變換。 圖2－17 LEM電壓傳感器測量電壓接線圖3)本文所使用的是LTSP25NP電流傳感器，它電流測量范圍寬，最高可達(dá)50A，有很強(qiáng)的過載能力和較好的線性度，性能指標(biāo)如表2－2模塊原邊理論值測量范圍副邊信號精度%封裝系列LTSP25NP8A、12A、25A50A12mAPCBLTSTSRLTSP圖2－18是LEM的實物圖圖2－18 LTSP25NP由LEM電流傳感器的線性度和被檢測電流的額定值可得，當(dāng)為額定電流時LEM輸出的電壓在Vo=177。 其應(yīng)用對象包括交流變頻調(diào)整、伺服電機(jī)牽引，直流電機(jī)牽引的電壓轉(zhuǎn)換，不間斷電源，電焊機(jī)電源，電池電源等。 ,MAX 177。電壓傳感器具有以下特點：(1) 高精度,總精度177。圖2－15 LEM電流傳感器的工作原理圖LEM電流傳感器主要特性 (1)LEM電流傳感器可以測量任意波形的電流，如交流直流脈動電流等； (2)LEM 電流傳感器的線性度好，%； (3)LEM電流傳感器測量精度高，優(yōu)于1% 原級額定電流； (4)LEM電流傳感器響應(yīng)速度快，小于； (5)LEM 電流傳感器原級電路與次級電路之間完全電絕緣，絕緣電壓一般為212KV 。上述平衡過程是在非常短的時間完成的，所需時間在之內(nèi)，這是一個動態(tài)平衡過程，即主電路電流任何變化都會破壞這一平衡磁場，而一旦磁場失去平衡，霍爾器件就會有信號輸出，經(jīng)放大器放大后，立即有相應(yīng)的電流流過次級線圈進(jìn)行補(bǔ)償，因此，從宏觀上看，次級補(bǔ)償電流的安匝數(shù)在任何時間都與主電流的安匝數(shù)一樣，即。LEM 模塊的工作原理是磁場平衡式的，即主電流回路所產(chǎn)生的磁場，通過一個次級線圈的電流所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補(bǔ)償，使霍爾器件始終處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。LEM電流傳感器是霍爾效應(yīng)閉環(huán)電流傳感器，它是一種模塊化的有源電子傳感器，由J．P．Etter首先在日內(nèi)瓦研制成功，它的突出優(yōu)點在于把普通互感器與霍爾器件、電子電路有機(jī)地結(jié)合起來，既發(fā)揮了普通互感器測量范圍寬的優(yōu)勢，又利用了電子電路反應(yīng)速度快的長處，可以對直流、交流、脈動電流進(jìn)行測量。本設(shè)計通過LEM電壓、電流傳感器對這些信號采樣測量。圖2－14 光電隔離與驅(qū)動電路原理圖系統(tǒng)的逆變輸出電壓為220V、 50HZ交流電，為實現(xiàn)閉環(huán)控制，則必須通過傳感器進(jìn)行隔離采樣；蓄電池為實現(xiàn)恒流恒壓充電也必須實時的監(jiān)控其端電壓和充電電流也需要進(jìn)行電壓電流采樣。同時，這種以電一光一電轉(zhuǎn)換來完成隔離功能，也是現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)中廣泛采用的一種有效的強(qiáng)電部分與弱電部分隔離措施。驅(qū)動電源的典型電壓值為15V，由于功率器件采用IGBT開關(guān)器件，在本實驗系統(tǒng)中采用4個DCDC電源作為IPM模型的驅(qū)動電源。一般來說，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時，應(yīng)首先由硬件來保護(hù)，這類保護(hù)通常由系統(tǒng)不可屏蔽的硬件中斷來完成。IPM的F0故障信號經(jīng)光偶隔離送PDPINTA引腳即功率驅(qū)動保護(hù)中斷輸入引腳。PM50RSA120內(nèi)部電路如圖2－12所示圖2－12 PM50RSA120內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖該IPM模塊的主要特點有:額定電壓為1200V，額定電流為50A，最高