基于雙DSP的大功率變流器通用控制平臺的設計
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鑒于該控制平臺采樣精度和采樣速率的需要，選用Analog Device公司的AD7865型A／D轉換器。該器件是一款高速、低功耗、4通道同步采樣的14位A／D轉換器，采用+5 V供電；其內部有1個(gè)2．4μs的逐次逼近的A／D轉換器，4個(gè)跟蹤／保持放大器，內部2．5 V參考電壓，片上時(shí)鐘振蕩器和1個(gè)高速并行接口；同步采樣4通道輸入信號，允許±10 V和±5 V兩種輸入范圍，這里選用±10 V輸入電壓。該設計每片AD7865都可同時(shí)采集4路模擬信號，圖2為AD7865部分信號調理電路。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/151969.htm
主回路輸入與輸出側三相線(xiàn)電壓、三相電流、直流電壓和電流、輸入與輸出濾波器線(xiàn)電流均經(jīng)霍爾傳感器采集以電流輸出?；魻杺鞲衅鬏敵龅碾娏餍盘柾ㄟ^(guò)插槽輸入A／D采樣電路，經(jīng)精密電阻轉換為±15 V電壓信號。該電壓信號經(jīng)具有調幅功能的有源低通濾波器轉化為+10 V的電壓信號，再經(jīng)反相器送入AD7865的模擬量輸入端。AD7865的、BUSY、等控制信號是由TMS320C6713B的EMIF總線(xiàn)經(jīng)EPM570T100型CPLD邏輯譯碼實(shí)現的。
2．1．2電機轉速檢測電路
變流器通用控制平臺選用增量式光電編碼器設計電機測速器，其光電編碼器輸出脈沖波型相差90°的QEPI、QEP2兩相信號，正轉時(shí)QEPl相超前QEP2相；反轉QEP2相超前QEPl相。根據光電編碼器輸出光脈沖頻率測定電機轉速。增量式旋轉編碼器與被測電機同軸轉動(dòng)，輸出A、B、Z 3路差分信號。其中A、B兩組脈沖相位差90°，可方便判斷旋轉方向，而Z路為每轉一個(gè)脈沖的基準點(diǎn)定位。這3路差分信號經(jīng)MAX490ESA將差分信號轉換為邏輯信號，再經(jīng)高速光耦6N137隔離送入TMS320F2812的正交脈沖編碼電路，測定電機轉速。增量式旋轉編碼器差分信號輸入電路如圖3所示。
2．2微處理器核心電路
通用控制平臺的核心單元主控制器需兼顧實(shí)現系統的定點(diǎn)與浮點(diǎn)運算、模擬采樣、保護、通信等功能，因此采用浮點(diǎn)DSP+定點(diǎn)DSP+FPGA的主控制器架構。其中，浮點(diǎn)DSPTMS320C6713B通過(guò)CPLD EPM570T100總線(xiàn)擴展AD7865完成三相電壓、電流。頻率以及直流電壓等控制參數；坐標變換等初級復雜浮點(diǎn)運算；控制算法實(shí)現以及運行狀態(tài)記錄存儲等。定點(diǎn)DSP TMS320F2812主要實(shí)現外設功能和部分定點(diǎn)運算。TMS320-F2812通過(guò)雙端口RAM IDT70V25讀取TMS320C6713B的運算結果；通過(guò)事件管理器模塊EVA、EVB實(shí)現SPWM，SVPWM；故障狀態(tài)檢測與保護；系統主回路開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入輸出等。FPGA EP2C20Q240通過(guò)HPI接口與TMS320C6713B連接，通過(guò)McBSP接口與TMS320F2812。遠程PC機通過(guò)網(wǎng)絡(luò )在線(xiàn)更新雙DSP程序，從而更方便調試雙DSP。
2．3 PWM信號產(chǎn)生與輸出電路
控制平臺通過(guò)SPWM、SVPWM等調制產(chǎn)生PWM控制信號實(shí)現變流器的控制，再經(jīng)驅動(dòng)電路控制IGBT、IPM模塊的主回路開(kāi)關(guān)器，逆變產(chǎn)生交流輸出。在通用控制平臺上，將TMS320F2812中事件管理器EVA、EVB的16路PWM信號引入CPLD EPMl270T144，經(jīng)CPLD處理和SN75451驅動(dòng)后采用光纖HFBRl521輸出。通用控制平臺的PWM與主回路的驅動(dòng)模塊之間均經(jīng)光纖隔離，可有效消除主回路對控制平臺的干擾。驅動(dòng)板同時(shí)通過(guò)16路光纖接收器HFBR252l接收驅動(dòng)板發(fā)送的16路故障信號送至CPLD，用于封鎖PWM輸出。圖4為單路光纖收發(fā)電路。
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