基于DSP的感應電機SVPWM矢量控制系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)采用交-直-交電壓型變頻電路。主電路由整流電路、濾波電路、開關電源電路、電流檢測電路及智能功率模塊 IPM逆變電路等構成。主電路的整流部分是由不可控二極管組成的，在設計主電路的時候，選用了智能型器件IPM。IPM是 IGBT智能化功率模塊，它將IGBT芯片、驅動電路、保護電路等封裝在一個模塊內，不但便于使用，而且大大有利于裝置的小型化、高性能化和高頻化，設有過流和短路保護，欠電壓保護。系統(tǒng)結構框圖見圖4。系統(tǒng)控制電路以 TMS320F2812芯片為核心,外擴 RAM構成功能齊全的矢量控制系統(tǒng)，系統(tǒng)參數(shù)由上位機通過通信接口下傳給下位機，DSP負責采樣各相電流，計算電機的轉速和位置，最后運用矢量控制算法，得到 SVPWM控制信號，經(jīng)過光耦隔離電路后，驅動逆變器功率開關器件，同時 DSP還監(jiān)控變頻系統(tǒng)的運行狀態(tài)，當系統(tǒng)出現(xiàn)短路、過流、過壓、過熱等故障時，DSP將封鎖SVPWM信號，使電機停止運行。

　　系統(tǒng)控制回路主要包括了 DSP微處理器系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集和控制信號I/O電路，驅動電路，保護電路等子系統(tǒng)。

　　5系統(tǒng)軟件設計

　　此系統(tǒng)中對感應電機的所有控制都是通過 F2812 的軟件來完成的。軟件程序由主程序和定時器下溢中斷子程序組成。主程序中進行硬件和變量初始化，對各個控制寄存器置初值，對運算過程中使用的各種變量分配地址并設置相應的初值。中斷子程序的工作是在每一個PWM 周期里, 計算出下一個 PWM 周期的三個比較寄存器的比較值, 并送到比較寄存器中。中斷服務子程序是系統(tǒng)的核心部分，執(zhí)行 SVPWM調制，故障處理中斷等。系統(tǒng)軟件的定時器下溢中斷程序流程見圖3。

　　6實驗結果與結論

　　結合交流電機控制系統(tǒng)，用 C語言編寫了載波頻率為2KHz，變頻范圍為0～100Hz的SVPWM控制程序。驅動的電機為三相異步電動機，定子繞組星形結法。采用 TMS320F2812每周期內只發(fā)生一次定時器周期中斷，實時性好，而且占用 CPU較少，使CPU有很大能力去完成其它任務。圖4，圖 5為 DSP輸出的一路 SVPWM波形及調制信號 30Hz時控制器輸出經(jīng)過低通濾波后的相電壓波形。

　　采用 TMS320F2812和 IPM等模塊化的芯片，利用電壓空間矢量調制技術構成的感應電機矢量控制系統(tǒng)，輸出電流的諧波成分減少, 硬件電路簡單, 系統(tǒng)的動態(tài)響應、控制精度有很大提高, 復雜算法得以實現(xiàn)。采用 DSP結合先進控制算法的矢量控制系統(tǒng)在感應電機的控制中將有廣泛的應用前景。

　　本文作者創(chuàng)新點是應用更新一代的 DSP芯片 TMS320F2812，以及采用具有更多保護功能的 IPM來構成控制系統(tǒng)，簡化了外圍電路，應用數(shù)字信號處理芯片實現(xiàn)軟件算法使控制精度進一步提高，響應更加快速。