【正文】 void delay5s(void) { unsigned long i。 for(。 基于 DSP 的三相異步電機控制 27 /* begin speed control*/ *IMR |= 0x0001。 delay5s()。 delay5s()。i10。*/ asm( CLRC INTM)。 init_adc()。*/ /****************************** MAIN ROUTINE ***************************/ void main(void) { unsigned int i,j。 extern void init_adc(void)。 extern float b_time。 void delay5s(void)。 extern interrupt void timer2_isr(void)。 /*啟動時的正弦波周期 =(timer2_per*128*25)ns */ /****************************公式 ***************************/ /* F/V = (312500/(b_time*電源電壓 *(T2PR)*num_f_d)**********/ /*********************************************************/ /*啟動時 V ＝ b_time*U_DC = *24 /*F= 10exp9/(timer2_per*128*25) */ /**************************************************************/ /******啟動時 F/V = 312500/(*U_DC*1000*33) = ***********/ /******啟動時的 F/V不可改動 **************************************/ float F_V_radio= 。 /*啟動時的電壓因數(shù)，實際加載電壓為 *U_DC*/ unsigned int pwm_half_per=2020。 啟 動 系 統(tǒng)讀 取 當 前 編 碼 器 的 信 號計 算 當 前 速度與 給 定 值 進 行 比 較相 等 ？進 行 P I D 控 制計 算 新 的 占 空比進 行 脈 寬 調(diào)制輸 出 新 的 S P W M 脈 寬NY 圖 系統(tǒng)變頻系統(tǒng)控制流程圖 基于 DSP 的三相異步電機控制 25 define U_DC 24 /*電源直流電壓 */ unsigned int num_f_d=33。而 SPWM 信號主要由軟件生成，依靠 DSP 控制器產(chǎn)生三相互差 120 度的 3 對 SPWM 波來實現(xiàn)對逆變器的開關(guān)進行控制。 系統(tǒng)脈寬調(diào)制程序 系統(tǒng)的核心可以說是如何進行變頻變壓控制，用什么方法實現(xiàn) SPWM 等，這些都將會對系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。 開 始系 統(tǒng) 初 始 化系 統(tǒng) 設(shè) 置 給定啟 動 系 統(tǒng)采 集 電 流 電壓采 集 當 前 速度變 頻 調(diào) 速 子程 序結(jié) 束故 障 中 斷 子程 序等 待 中 斷 圖 系統(tǒng)主程序 基于 DSP 的三相異步電機控制 24 系統(tǒng)的主程序有以下幾個環(huán)節(jié)： ； ，啟動控制系統(tǒng)； A、 B 兩相的電流，且實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換； ； PI 調(diào)節(jié)； PWM 波形，并驅(qū)動逆變器； 系統(tǒng)的主程序是系統(tǒng)運行過程程序，它顯示出系統(tǒng)正常運行時的過程。便于及時的保護系統(tǒng)，使由于故障而引起的損失減小到最低。它主要為故障顯示中斷服子程序。它主要分為系統(tǒng)給定、系統(tǒng)采集、系統(tǒng)算法。本系統(tǒng)的軟件由三部分構(gòu)成 ： 系統(tǒng)的初始化程序，主要在系統(tǒng)啟動之前，把所有的寄存器內(nèi)部值初始化 ； 系統(tǒng)的主程序。 在控制器中， DSP 主要需要完成的任務(wù)是根據(jù)外部的指令生成 PWM 波形，并發(fā)出驅(qū)動信號。 T I C N TT I P R周 期比 較 匹 配死 區(qū) 時 間P W M x （ 低 有 效 值 ）P W M x （ 高 有 效 值 ）t 圖 對稱 PWM 波產(chǎn)生機理 基于 DSP 的三相異步電機控制 22 邊 沿 檢 測預(yù) 定 標 器計 數(shù) 器比 較 器8 位 死 區(qū) 寄 存 器死 區(qū) 控 制 寄存 器P H xC lo c k內(nèi) 部 總 線D T P H xD T P H x 圖 死區(qū)控制寄存器結(jié)構(gòu)圖 在本系統(tǒng)中，軟件編程主要涉及轉(zhuǎn)速計算、電流電壓測量、 PI 控制、 PWM波形實現(xiàn)以及故障檢測，包括對程序空間、數(shù)據(jù)空間、外部 I/0 空間、外部事件管理模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、看門狗等資源的操作。軟件產(chǎn)生死區(qū)只需將 DBTCON 的高八位載入一定數(shù)值，即可實現(xiàn)。 DSP 的死區(qū)根據(jù) ACTR 的高低有效性而改變，高有效時不允許上下管的控制信號同為高電平，低有效時不允許同為低電平。 PWMx( 5)信號的輸出根據(jù) XDTPH 來決定，ACTR 控制高有效時輸出 XDTPH ，低有效時輸出 XDTPH 。 死區(qū)單元的工作原理是：它根據(jù)全比較單元輸出的 PWM 信號作為輸入，根據(jù)其跳變沿來使能裝載 8 位減計數(shù)器， 8 位減計數(shù)器的計數(shù)值由 DBTCON 的高 8位提供，時鐘由 CPU 輸入時鐘通過 DBTCON 的第 4 位決定的預(yù)定標因子分頻后作為計數(shù)器時鐘，在計數(shù)器減計數(shù)到 0 前， 比較器輸出為低電平封鎖與門。s 可調(diào)。在計數(shù)器跳變的工程中，計數(shù)器的值都與比較寄存器 CMPRx（ x= 3） 的值作比較，當計數(shù)器的值與任一比較寄存器的值相等，則對應(yīng)的該相方波輸出發(fā)生電平翻轉(zhuǎn)，如圖 所示，在一個周期內(nèi)，輸出的方波將發(fā)生兩 次電平翻轉(zhuǎn)。 基于 DSP 的三相異步電機控制 20 通 用 定 時器 1死 區(qū) 配 置 寄 存器死 區(qū) 單 元輸 出 邏 輯內(nèi) 部 總 線比 較 單 元 1比 較 單 元 2比 較 單 元 3脈 沖 模 擬 產(chǎn) 生 器對 稱 P W M不 對 稱 P W M空 間 矢 量 P W MP W M 1 ~ 6D T P H 1 ~ 6P D P I N TR S動 作 寄 存器T R 1 ~ 3P H 1 ~ 3 圖 PWM 生成電路框圖基于 DSP 的三相異步電機控制 21 TMS320LF2407A 的定時器有 4 種工作方式，當以如圖 所示的持續(xù)向上 /下計數(shù)方式工作時，將產(chǎn)生對稱的 PWM 波輸。 g. 在每個采樣周期重寫 CMPRx（ x= 3） 。 e. 設(shè)置比較控制寄存器 COMCON。 c. 設(shè)置死區(qū)時間控制寄存器 DBTCON?？刂萍拇嫫鞯脑O(shè)置順序為： a. 設(shè)置定時周期寄存器 T1PR。 控制寄存器設(shè)置 控制寄存器是指為產(chǎn)生 SPWM 波而需要設(shè)置的事件管理器（ EVA）中的特殊功能寄存器。uca=ucua)時，所得到的線電壓脈沖系列卻是單極性的。 調(diào)制波與載波的交點決定了逆變橋輸出相電壓的脈沖系列，此脈沖系列也是雙極性的，但是，由相電壓合成為線電壓 (uab=uaub。 (2)單極性調(diào)制的工作特點：每半個周期內(nèi)，逆變橋同一橋臂的兩個逆變器件中，只有一個器件按脈沖系列的規(guī)律時通時斷地工作，另一個完全截止；而在另半個周期內(nèi)，兩個器件的工況正好相反，流經(jīng)負載 ZL 的便是正、負交替的交變電流。 具體實現(xiàn)方法有兩種： 單極性 SPWM 法 (1)調(diào)制波和載波： 曲線 ① 是正弦調(diào)制波，其周期決定于需要的調(diào)頻比 kf，振幅值決定于 ku,曲線 ② 是采用等腰三角波的載波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，等于 ku=1 時正弦調(diào)制波的振幅值，每半周期內(nèi)所有三角波的極性均相同(即單極性 )。但由于梯形波本身含有低次諧波。因此 ,為了提高直流電壓利用率，提出了一種新的方法 梯形波與三角波比較法 .該方法是采用梯基于 DSP 的三相異步電機控制 18 形波作為調(diào)制信號，三角波為載波，且使兩波幅值相等，以兩波的交點時刻控制開關(guān)器件的通斷實現(xiàn) PWM 控制。該方法同樣只適用于同步調(diào)制方式中。其原理是對輸出電壓波形按傅氏級數(shù)展開，表示為 u(ω t)=ansinnω t,首先確定基波分量 a1 的值，再令兩個不同的 an=0，就可以建立三個方程，聯(lián)立求解得 a1,a2及 a3,這樣就可以消去兩個頻率的諧波。 以上兩種方法均只適用于同步調(diào)制方式中。當三角波既在其頂點又在底點時刻對正弦波進行采樣時，由階梯波與三角波的交點所確定的脈寬，在一個載波周期 (此時為采樣周期的兩倍 )內(nèi)的位置一般并不對稱，這種方法稱為非對稱規(guī)則采樣。 III(2)規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法是一種應(yīng)用較廣的工程實用方法，一般采用 三角波作為載波。 III 軟件生成法 由于微機技術(shù)的發(fā)展使得用軟件生成 SPWM 波形變得 比較容易，因此，軟件生成法也就應(yīng)運而生。其實方法簡單，可以用模擬電路構(gòu)成三角波載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路，用比較器來確定它們的交點，在交點時刻對開關(guān)器件的通斷進行控制，就可以生成 SPWM 波。 I 等面積法 該方案實際上就是 SPWM 法原理的直接闡釋，用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替正弦波，然后計算各脈沖的寬度和間隔，并把這些數(shù)據(jù)存于微機中 ,通過查表的方式生成 PWM 信號控制開關(guān)器件的通斷 ,以達到預(yù)期的目的 .由于此方法是以 SPWM 控制的基本原理為出發(fā)點 ,可以準確地計算出各開關(guān)器件的通斷時刻 ,其所得的的波形很接近正弦波 ,但其存在計算繁瑣 ,數(shù)據(jù)占用內(nèi)存大 ,不能實時控制的缺點 . II 硬件調(diào)制法 硬件調(diào)制法是為解決等面積法計算繁瑣的缺點而提出的 ,其原理就是把所希望的波形作為調(diào)制信號 ,把接受調(diào)制的信號作為載波，通過對載波的調(diào)制得到所期基于 DSP 的三相異步電機控制 17 望的 PWM 波形。三相 SPWM 是使用SPWM 模擬市 電的三相輸出，在變頻器領(lǐng)域被廣泛的采用。 所謂 SPWM，就是在 PWM 的基礎(chǔ)上改變了調(diào)制脈沖方式，脈沖寬度時間占空比按正弦規(guī)律排列，這樣輸出波形經(jīng)過適當?shù)臑V波可以做到正弦波輸出。 DSP 生成 SPWM 波形 概述 1） SPWM(Sinusoidal PWM)法是一種比較成熟的 ,目前使用較廣泛的 PWM 法 .前面提到的采樣控制理論中的一個重要結(jié)論 :沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時 ,其效果基本相同 .SPWM 法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ) ,用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PWM 波形即 SPWM 波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷 ,使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等 ,通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值 . 2） SPWM 的定義： 我們先說說什么叫 PWM PWM 的全稱是 Pulse Width Modulation（ 脈沖寬度調(diào)制 ），它是通過改變輸出方波的占空比來改變等效的輸出電壓。 一旦 MR 輸入電平為低，則所有輸出將被強制置為低，而不依賴于時鐘或者數(shù)據(jù)輸入。 74HC273的公共時鐘（ CP）和主復(fù)位（ MR）端可同時讀取和復(fù)位（清零）所有觸發(fā)器。 特性 多路分配功能 復(fù)合使能輸入，輕松實現(xiàn)擴展 兼容 JEDEC 標準 存儲器芯片譯碼選擇的理想選擇 低有效互斥輸出 ESD 保護 HBM EIA/JESD22A114C 超過 2020 V MM EIA/JESD22A115A超過 200 V 溫度范圍 40～ +85 ℃ 40～ +125 ℃ （ 74HV273） 74HC273 是一款高速 CMOS 器件， 74HC273 引腳兼容低功耗肖特基 TTL（ LSTTL）系基于 DSP 的三相異步電機控制 16 列。任選一個低有效使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，而把其余的使能輸入端作為選通端，則 74HC138 亦可充當一個 8 輸出多路分配器，未使用的使能輸入端必須保持綁定在各自合適的高有效或低有效狀態(tài)。除非 E1和 E2置低且 E3置高，否則 74HC138 將保持所有輸出為高。 74HC138 譯碼器可接受 3位二進制加權(quán)地址輸入（ A0, A1 和 A3），并當使能時，提供 8 個互斥的低有效輸出（ Y0至 Y7）。在汽車工業(yè)，許多制造