ADMC328 DSP控制器在交流異步機變頻調速中的應用

ADMC328芯片是美國模擬器件公司(簡稱ADI)最新推出的ADMC3XX系列單片DSP電機控制器中最簡單的一種[1]，它可用于交流感應電動機、永磁同步電動機和無刷直流電動機的高性能控制，在冰箱、空調和洗衣機等家用電器及風機、泵或一般工業(yè)變速傳動控制中，以其結構緊湊、使用便捷、可靠性高、功能強、成本低等優(yōu)勢贏得廣大用戶的關注。

　　ADMC328僅有28個引腳，其內部除有一個與ADSP-2100系列兼容的20MIPS定點DSP的ADSP-2171內核外，還包括了512×24位的程序存儲器RAM，4K×24位的程序存儲器ROM，512×16位的數據存儲器RAM，三相6路輸出的16位精度的PWM發(fā)生器，6路最高轉換精度可達12位的模擬輸入通道，2路可用于數模轉換的輔助PWM輸出，1個雙緩沖串行端口，9位可編程多功能復用的輸入/輸出PIO端口，16個中斷源以及上電復位電路和16位監(jiān)視定時器等。這為用戶對變頻器控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設計帶來了很大方便[1][2]。

　　因ADMC328是ADI公司最新推出的產品，迄今為止國內尚未見到關于用其實現變頻調速的報道。我們注意到該芯片的特點，對其進行了應用研究和開發(fā)。在北京市英賽爾器件集團的支持下，我們利用ADI的ADMC32X評估板，設計了異步機通用變頻器的接口電路和主電路，進行了帶標準鼠籠式異步機的調速試驗，取得了較好的控制效果。實驗結果表明，ADMC328 DSP電機控制器在調節(jié)性能、運算處理能力、可靠性及使用的方便程度等方面都具有良好的特性，不失為電機變速控制的理想解決方案。

1 變頻調速系統(tǒng)的電路結構

　　用ADI公司開發(fā)的ADMC32X

　　評估板并設計配置了相應的外圍電路、主電路及驅動保護電路，構成了異步機U/f比開環(huán)速度控制系統(tǒng)，電路原理圖見圖1。

ADMC32X評估板(如圖1虛線框內所示)可將ADMC328的全部功能向用戶開放，此外，該板內部還提供了復位、晶振、串行ROM和計算機通訊接口(為突出重點，評估板上其他一些相關電路未在圖中給出)，用戶可利用這些資源進行先期開發(fā)。

　　主電路為標準的電壓型PWM變頻器，用IGBT功率器件構成逆變器，將PWM開關頻率設置在20kHz。利用適當阻值的取樣電阻R檢測直流母線電流，當逆變器發(fā)生過流或短路時，ADMC328的ISENSE端會因檢測到的電流過大而產生過流保護信號，并關閉逆變器，實現對變頻器的保護。通過分壓電阻檢測直流母線電壓，該測量值由ADMC328的模擬輸入端口V1讀入，以實現測量、調節(jié)或控制功能。IGBT的驅動、保護(未在圖中畫出)宜選用EXB841或TLP250等光電隔離型器件，IGBT驅動電路檢測到的過流和短路保護信號由ADMC328的PWMTRIP端監(jiān)測，一旦過流或短路發(fā)生，ADMC328的內部中斷立即關閉逆變器輸出。整個主電路與控制電路的公共端僅在一點連接，這樣可有效地抑制外部干擾。當變頻器容量較大時，最好將取樣電阻換成霍爾元件，實現主電路與控制電路的電隔離。

　　在ADMC32X評估板上外接的發(fā)光二極管(LED)顯示電路由串行LED驅動器件和8位數碼管組成，可分別顯示變頻器的設定頻率、輸出頻率、輸出電壓或輸出電流(通過取樣電阻R間接得到)等參量。電位器W1的模擬量由模擬輸入端口V2讀入，作為變頻器輸出頻率的設定值。因ADMC328的開關量I/O端口有限，硬件設計時可用有關器件擴展I/O端口或利用其不用的3位模擬輸入端口(分別為VAUX0~VAUX2)作為開關量檢測端。本電路采用第二種方案，K1~K33個開關和按鍵分別用來實現變頻調速系統(tǒng)的起/停控制、電機的正/反轉設置以及選擇LED顯示內容等功能。與I/O端口復用的輔助PWM的AUX0輸出端可用于產生制動等開關控制信號，或者在AUX0端加濾波器后作為模擬量輸出，用來實現模擬量指示或調節(jié)。用計算機進行編程和調試，當完成應用程序的開發(fā)后，可將程序寫入評估板上的串行ROM，系統(tǒng)即可脫機單獨運行。