變頻器知識大全：控制篇

　　3 軟件設計

　　隨著(zhù)變頻器產(chǎn)品的不斷成熟，它的功能也不斷豐富，可靠性也得到不斷提高，從而導致了其程序編制的復雜度和難度。本文設計的變頻調速系統是針對實(shí)驗室無(wú)軸承高頻電機用，主要完成了一些基本功能，比如頻率的設定與顯示，低速時(shí)轉距補償功能等，程序不是特別復雜，設計程序近2000行，廾對程序進(jìn)行了測試，證明程序運行良好。本文變頻調速系統中的整個(gè)程序主要由主程序、鍵盤(pán)程序、顯示程序、PWM程序、故障保護中斷程序等組成。

　　3.l 主程序和故障保護中斷程序

　　主程序是整個(gè)程序的最主要部分，它完成了變頻器的主要功能，它的流程圖如圖3（a）所示。程序初始化部分主要包括：I/O口的初始化，波形發(fā)生器的初始化，定時(shí)計數器的初始化，SPl的初始化，MAX7219的初始化等。讀數到內部寄存器，就是把常用的數據讀人到內部寄存器，縮短DSP處理時(shí)間，更好地實(shí)現實(shí)？夾?。森懆频挛g？理，就是判斷按鍵所給定的值，判別所設定的頻率誰(shuí)是最終的目標頻率。頻率顯示部分，就是把最終目標頻率，按常規以千位、百位、十位、個(gè)位通過(guò)LED顯示出來(lái)。運行控制就是根據RUN鍵來(lái)決定是否啟動(dòng)電機運行。在硬件設計上，采用的是富士公司的第三代智能功率模塊IPM，它的內部本身就集成廠(chǎng)過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱、控制電壓欠壓、短路等的輸出報警功能，通過(guò)光耦隔離后送入到DSP的外部中斷源引腳PDPINT，完成相應的保護功能，具體流程圖如圖3（b）所示。

　　圖3：主程序和保護程序流程。

　　3.2 SVPWM中斷子程序

　　PWM 中斷子程序是整個(gè)控制器工作的關(guān)鍵程序，空間電壓矢量調制的完成就是靠它來(lái)實(shí)現的，具體的流程圖如圖4所示。PWM發(fā)生程序主要完成如下的功能：電機運行時(shí)頻率的動(dòng)態(tài)顯示，根據主程序中所給定的目標頻率，可以得到角速度ω，ω經(jīng)過(guò)積分運算可以得到usref的角度θ，然后計算usref在兩相靜止坐標系α，β軸上的投影usα及usβ，有了θ可以同時(shí)計算出參考電壓矢量所在的扇區/N，根據已知量由公用值求取兩相鄰電壓矢量的作用時(shí)間T1、T2和T0，然后給DSP內部的3個(gè)全比較寄存器CMPRx（x=1，2，3）進(jìn)行賦值，產(chǎn)生相應的5VPWM波形。

　　圖4：SVPWN中斷子程序流程圖。

　　4 實(shí)驗結果

　　根據前面介紹的系統硬件電路和軟件控制算法，對制作的原理樣機進(jìn)行了實(shí)驗研究。實(shí)驗測試了異步電動(dòng)機空載穩態(tài)運行情況，以此來(lái)檢測原理樣機的可行性，對實(shí)驗結果進(jìn)行了波形記錄，300 Hz穩態(tài)運行時(shí)其PWM控制波形和測得的異步電機實(shí)測線(xiàn)電壓波形如圖5所示。

　　圖5：300Hz時(shí)控制器輸出的控制波形和實(shí)測電機線(xiàn)電壓波形。

　　實(shí)驗用高頻電機的參數如下：

　　額定電壓Un=220V，額定電流In=1.5A，額定頻率f=400Hz，異步電機的極對數=1，額定功率Pe=800W，額定空載電流0.75A。

　　5 結語(yǔ)

　　以TMS320F240數字信號處理器為核心構成的數字控制器是一個(gè)信號處理系統，該系統可以完成信號的檢測、濾波、整形，核心算法的實(shí)時(shí)完成以及驅動(dòng)信號的產(chǎn)生，系統的監控、保護等功能，相對于一般的單片機構成的系統，它的處理速度快、實(shí)時(shí)性能比較好，也易于選擇和配合，同時(shí)集測量、監控、保護于一身，可與上位機通信，具有很高的使用價(jià)值。