三相異步電機雙閉環(huán)調速控制系統設計

O 引言
三相交流異步電機以其結構簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，價(jià)格低，維修方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于武器裝備、給料系統、數控機床、柔性制造技術(shù)、各種自動(dòng)化設備等領(lǐng)域，其轉速控制系統性能的優(yōu)劣直接決定了設備性能的發(fā)揮。隨著(zhù)高性能微處理器及新型電力電子器件的出現，使得應用全控型電力電子器件和空間矢量(SVPWM)控制技術(shù)進(jìn)行變頻調速的方式已成為交流電機調速控制的主流。
相對于其他微處理器，DSP具有運算速度快，可以自己產(chǎn)生有死區時(shí)間的PWM輸出，可以實(shí)現諸如模糊控制等復雜的算法，外圍硬件少等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛用于電機的數字控制。本文以TMS320LF2407A DSP芯片和AT89S52單片機為核心，設計了針對三相交流異步電機的全數字調速控制系統。實(shí)驗結果表明，該系統具有實(shí)時(shí)顯示，數據存儲，動(dòng)態(tài)響應快，控制精度高，抗干擾性強等優(yōu)點(diǎn)。

1 TMS320LF2407A簡(jiǎn)介
TMS320LF2407A主要包括算術(shù)邏輯運算單元(CALU)、寄存器集、輔助算術(shù)邏輯單元(ARAU)、乘法器、乘法移位器、累加器、加法移位器、時(shí)鐘鎖相環(huán)電路、兩個(gè)完全等同的事件管理器A，B(包括通用定時(shí)器、比較單元、捕獲／正交編碼器脈沖電路)、內部A／D轉換器、雙串口、看門(mén)狗、CAN總線(xiàn)電路單元等。
TMS320LF2407A采用先進(jìn)的哈佛結構，流水線(xiàn)作業(yè)，在30 MHz內部時(shí)鐘頻率下，指令周期僅為33 ns。其內部存儲器包含2類(lèi)RAM塊。一類(lèi)為DRAM，另一類(lèi)為SRAM。對DRAM而言又劃分為3個(gè)RAM塊，即B0，B1，B2，容量依次為256字，256字，32字。這些RAM全部允許在一個(gè)指令周期內訪(fǎng)問(wèn)兩次，因此在數據處理能力上有顯著(zhù)的增加。同時(shí)，B0塊還可以通過(guò)程序動(dòng)態(tài)地配置為數據存儲器區或程序存儲器區。若配置為程序區可在上電時(shí)把浮點(diǎn)算法子程序或者數據表從外部慢速EPROM裝入此區域，從而緩解高速處理器與慢速外設之間的矛盾，這對提高控制系統的動(dòng)態(tài)性能有很大幫助。TMS320LF2407A內部含有內嵌采樣保持的10位精度、高速A／D轉換器，轉換時(shí)間最短為500 ns(采樣保持+轉換時(shí)間)。除此之外TMS320LF2407A還有豐富的、功能強大的中斷系統以及常用的I／O接口，這些都使設計調速控制系統時(shí)的硬件電路得到簡(jiǎn)化。

2 系統硬件設計
基于TMS320LF2407A三相交流異步電機雙閉環(huán)調速控制系統硬件框圖如圖1所示。

系統主電路采用交-直-交電壓型變頻器，功率器件采用智能功率模塊IPM。該模塊包含了6個(gè)IGBT和6個(gè)與IGBT反并聯(lián)的續流二極管?？刂齐娐凡糠钟?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/AT89S52">AT89S52單片機控制單元、TMS320LF2407A控制器單元、電流檢測電路、電壓檢測電路、轉速檢測電路、過(guò)流保護電路、液晶顯示電路和鍵盤(pán)輸入接口電路等模塊組成。