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(jiǎn)稱(chēng)ADI)最新推出的ADMC3XX系列單片DSP電機控制器中最簡(jiǎn)單的一種[1]，它可用于交流感應電動(dòng)機、永磁同步電動(dòng)機和無(wú)刷直流電動(dòng)機的高性能控制，在冰箱、空調和洗衣機等家用電器及風(fēng)機、泵或一般工業(yè)變速傳動(dòng)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(yíng)得廣大用戶(hù)的關(guān)注。

　　ADMC328僅有28個(gè)引腳，其內部除有一個(gè)與ADSP-2100系列兼容的20MIPS定點(diǎn)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(gè)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(gè)中斷源以及上電復位電路和16位監視定時(shí)器等。這為用戶(hù)對變頻器控制系統進(jìn)行優(yōu)化設計帶來(lái)了很大方便[1][2]。

　　因ADMC328是ADI公司最新推出的產(chǎn)品，迄今為止國內尚未見(jiàn)到關(guān)于用其實(shí)現變頻調速的報道。我們注意到該芯片的特點(diǎn)，對其進(jìn)行了應用研究和開(kāi)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(jìn)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(shí)驗結果表明，ADMC328 DSP電機控制器在調節性能、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 變頻調速系統的電路結構

　　用ADI公司開(kāi)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(dòng)保護電路，構成了異步機U/f比開(kāi)環(huán)速度控制系統，電路原理圖見(jiàn)圖1。

ADMC32X評估板(如圖1虛線(xiàn)框內所示)可將ADMC328的全部功能向用戶(hù)開(kāi)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(diǎn)，評估板上其他一些相關(guān)電路未在圖中給出)，用戶(hù)可利用這些資源進(jìn)行先期開(kāi)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(kāi)關(guān)頻率設置在20kHz。利用適當阻值的取樣電阻R檢測直流母線(xiàn)電流，當逆變器發(fā)生過(guò)流或短路時(shí)，ADMC328的ISENSE端會(huì )因檢測到的電流過(guò)大而產(chǎn)生過(guò)流保護信號，并關(guān)閉逆變器，實(shí)現對變頻器的保護。通過(guò)分壓電阻檢測直流母線(xiàn)電壓，該測量值由ADMC328的模擬輸入端口V1讀入，以實(shí)現測量、調節或控制功能。IGBT的驅動(dòng)、保護(未在圖中畫(huà)出)宜選用EXB841或TLP250等光電隔離型器件，IGBT驅動(dòng)電路檢測到的過(guò)流和短路保護信號由ADMC328的PWMTRIP端監測，一旦過(guò)流或短路發(fā)生，ADMC328的內部中斷立即關(guān)閉逆變器輸出。整個(gè)主電路與控制電路的公共端僅在一點(diǎn)連接，這樣可有效地抑制外部干擾。當變頻器容量較大時(shí)，最好將取樣電阻換成霍爾元件，實(shí)現主電路與控制電路的電隔離。

　　在A(yíng)DMC32X評估板上外接的發(fā)光二極管(LED)顯示電路由串行LED驅動(dòng)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(guò)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(kāi)關(guān)量I/O端口有限，硬件設計時(shí)可用有關(guān)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(kāi)關(guān)量檢測端。本電路采用第二種方案，K1~K33個(gè)開(kāi)關(guān)和按鍵分別用來(lái)實(shí)現變頻調速系統的起/?？刂?、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(chǎn)生制動(dòng)等開(kāi)關(guān)控制信號，或者在A(yíng)UX0端加濾波器后作為模擬量輸出，用來(lái)實(shí)現模擬量指示或調節。用計算機進(jìn)行編程和調試，當完成應用程序的開(kāi)發(fā)后，可將程序寫(xiě)入評估板上的串行ROM，系統即可脫機單獨運行。