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SPWMxinhao，tongguoguangouchuangeiqudongdianluzaikongzhinibianqiaozhongdegonglvguandaotongyuguanduan，tongshicaijizhudianluzhongdeyouguanxinhaobingpanduanyouwuguzhangshuchu。ruoyouguzhangzeguanduanDSP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C2XLPneihe，caiyonggaijindehafojiegou
，sijiliushuixiancaozuo，tabujinjubeiqiangdagaosudeyunsuannengli
，erqieneibujichenglefengfudedianjikongzhiwaiweibujian，rushijianguanliqiEVA、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 Hzjiaoliudianzhengliubianhuanchengmaidongzhiliudian。dianluzhongcaiyonglvbodianrongjinxinglvbo

，lvqudianyawenbo

，tongshilvbodianronghaizaizhengliudianluyunibianqizhijianqiquouzuoyong
，yixiaochuxianghuganrao。zhengliuhoudezhiliudianyapingjunzhiweiUO=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chengSPWM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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