圖1為係統硬件框圖。在本係統中，以TMS320LF2407A為主要控製芯片，逆變器采用SPWM調製控製方式實現變頻控製算法，係統硬件由主電路、顯示電路、鍵盤輸入電路以及檢測與保護電路等組成。DSP首先從鍵盤采集需要的頻率信號，接著通過運算產生相應的SPWM信(xin)號(hao)，通(tong)過(guo)光(guang)耦(ou)傳(chuan)給(gei)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)再(zai)控(kong)製(zhi)逆(ni)變(bian)橋(qiao)中(zhong)的(de)功(gong)率(lv)管(guan)導(dao)通(tong)與(yu)關(guan)斷(duan)
，同(tong)時(shi)采(cai)集(ji)主(zhu)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)有(you)關(guan)信(xin)號(hao)並(bing)判(pan)斷(duan)有(you)無(wu)故(gu)障(zhang)輸(shu)出(chu)。若(ruo)有(you)故(gu)障(zhang)則(ze)關(guan)斷(duan)DSP的SPWM輸出，從而關斷主電路。

 

 

 

TMS320LF2407A是TI公司專為電機控製而設計的單片DSP控製器。它具有高性能的C2XLP內nei核he，采cai用yong改gai進jin的de哈ha佛fo結jie構gou，四si級ji流liu水shui線xian操cao作zuo

，它ta不bu僅jin具ju備bei強qiang大da高gao速su的de運yun算suan能neng力li
，而er且qie內nei部bu集ji成cheng了le豐feng富fu的de電dian機ji控kong製zhi外wai圍wei部bu件jian，如ru事shi件jian管guan理li器qiEVA
、EVB各包括3個獨立的雙向定時器;支持產生可編程的死區控製PWM輸出;4個捕獲口中的2個可直接連接來自光電編碼器的正交編碼脈衝;2個獨立的10位8路A/D轉換器可同時並行完成兩個模擬輸入的轉換;片內的串行通信接口可用於與上位機通信;片內串行外設口用於與外設之間通信;40個可獨立編程的複用I/O口可以選配成鍵盤輸入和示波器顯示的輸入/輸出口。這些為實現交流電機變頻調速控製提供了極大的便利。

 

 

圖2為係統的主電路，由整流電路、濾波電路和逆變電路3部分組成。整流電路為三相不可控整流橋
，由它將380 V、50 Hz交(jiao)流(liu)電(dian)整(zheng)流(liu)變(bian)換(huan)成(cheng)脈(mai)動(dong)直(zhi)流(liu)電(dian)。電(dian)路(lu)中(zhong)采(cai)用(yong)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)進(jin)行(xing)濾(lv)波(bo)，濾(lv)去(qu)電(dian)壓(ya)紋(wen)波(bo)
，同(tong)時(shi)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)還(hai)在(zai)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)與(yu)逆(ni)變(bian)器(qi)之(zhi)間(jian)起(qi)去(qu)耦(ou)作(zuo)用(yong)，以(yi)消(xiao)除(chu)相(xiang)互(hu)幹(gan)擾(rao)。整(zheng)流(liu)後(hou)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)平(ping)均(jun)值(zhi)為(wei)UO=1.35U2≈1.4U2=540 V.U2為交流側電壓有效值。考慮到輸入三相電有10%的波動，所以UO=500～560 V.主電路圖中的功率器件G1、G2、G3、G4表示是IGBT器件
，其型號是MG50Q2YS40，耐壓值為1 200 V，控製電壓為土20 V，電流為50 A.R1為限流電阻，防止衝擊電流對IGBT的損害。L1、L3為共模濾波器，HL1
、HL2為電流霍爾元件，其作用為檢測主電路的電流值
，作為保護電路的輸入信號;另外還用到電壓霍爾元件，檢測電壓值，作為保護電路的輸入信號和電壓反饋信號
，組成電壓負反饋。采用SPWM技術控製的4個IGBT進行逆變，輸出的交流電經過變壓器變壓後
，再用LC濾波器進行濾波
，輸出220 V頻率可變的交流電。

 

 

 

圖3為驅動電路原理。本係統逆變電路功率器件采用IGBT芯片，因此驅動電路選用4片三菱公司生產的驅動模塊M57962L.該驅動模塊為混合集成電路，將IGBT的驅動和過流保護集於一體。圖3中M57962L的13腳接DSP的PWMl(其他3片M57962L分別接PWM2
、PWM3、PWM4)，14腳接地
，1、6腳分別接電源。另外，M57962L采用的是低電壓驅動，即隻有13腳輸入負電位時才能驅動M57962L.這樣做的優點在於防止出現幹擾，當出現幹擾波形時，采用低電平驅動的M57962L不能驅動。另外在關斷過程中，如果電壓變化過大，則會產生擎住現象

，使IGBT失控，引起上下橋臂直通，因此
，采用RC緩衝電路來抑製過電壓和電壓變化率du/dt.

 

 

 

係統逆變器部分采用SPWM規(gui)則(ze)采(cai)樣(yang)算(suan)法(fa)

，其(qi)基(ji)本(ben)思(si)想(xiang)是(shi)使(shi)輸(shu)出(chu)的(de)脈(mai)衝(chong)按(an)正(zheng)弦(xian)規(gui)律(lv)變(bian)化(hua)，這(zhe)樣(yang)降(jiang)低(di)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)中(zhong)的(de)諧(xie)波(bo)分(fen)量(liang)，使(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)更(geng)接(jie)近(jin)於(yu)正(zheng)弦(xian)波(bo)。為(wei)了(le)便(bian)於(yu)數(shu)字(zi)實(shi)現(xian)

，用(yong)規(gui)則(ze)采(cai)樣(yang)法(fa)生(sheng)成(cheng)SPWM脈衝序列，其原理如圖4所示。因為三角載波頻率比正弦波頻率高很多，所以將三角載波uc的一個周期內的正弦調製波ut看作不變
，這樣在一個三角波周期
，隻需在B點取樣一次
，便可使生成的SPWM脈衝中點與對應三角波的中點(A點)重合，從而使SPWM脈衝的計算大為簡化。設uc的幅值為1，正弦調製信號ut=Msinωtt，其中O≤M<1(M為調製度)。由於△ABC～△EDA
，故有：

 

 

正弦函數值采用查表的方式求出。另外在每段的同步調製中取N為3的倍數。

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軟件程序設計是逆變控製電路設計的核心。本係統軟件主要包括：主程序、中斷服務程序、PI調節程序、顯示程序等。圖5為主程序流程，圖6為中斷程序流程。在主程序中，完成DSP係統及外部設備初始化
，I/O控製信號管理及正弦波信號產生和處理等。在中斷程序中，完成電流
、電壓檢測，PI調節計算
，計算恒壓頻比下的調製度M和頻率值，正弦波處理並給比較器CMPRl賦值等。

 

 

圖7為同一橋臂上下管PWMl與PWM2波形。由圖可見
，上下橋臂設置了2μs的死區時間

，以保證逆變電路的安全工作。圖8為DSP發出的PWM波形， (1)

、(2)為兩個互補的等幅不等寬的脈衝信號。其中高電平為+5 V，低電位為O V，脈衝寬度是按照正弦規律變化的。由於M57962L芯片采用的是負電位驅動，所以要采用電平轉換電路。圖9為最終驅動IGBT的SPWM波形(轉換後的SPWM波形)，從圖中可以看出

，波形的寬度是按照正弦規律變化的。圖10(a)、(b)分別為f=200 Hz和f=300 Hz時的輸出電壓波形。實驗結果表明，輸出電壓波形質量好
，總諧波畸變率低。

 

 

結語：DSP數shu字zi控kong製zhi技ji術shu在zai改gai善shan產chan品pin一yi致zhi性xing的de同tong時shi
，簡jian化hua係xi統tong結jie構gou，增zeng強qiang了le控kong製zhi的de柔rou性xing，克ke服fu了le模mo擬ni控kong製zhi帶dai來lai的de產chan品pin性xing能neng分fen散san性xing的de影ying響xiang
，使shi係xi統tong的de穩wen定ding性xing和he可ke靠kao性xing得de到dao了le提ti高gao。本ben次ci設she計ji基ji於yuTMS320LF2407A芯片，結合SPWM控製技術，實現了將380 V
、50 Hz的交流電源向輸出220 V、頻率為100～400 Hz可調的交流電源的轉變過程。經過調試，證明樣機的輸出波形完好，較之傳統中頻變壓器，克服了波形畸形
、響應慢、噪聲大的缺陷

，在市場上有較好的發展前景。

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