基于DSP技术的通用变频器设计研究-

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1、 前言随着当前微机控制技术的逐渐发展和完善,我国的交流变频调节系统性能已经得到飞速提升,成为电机调速系统的主流。在进行电机变频调速控制的过程中,通过对变频器进行有效选取和应用,可以在很大程度上提高变频调速度的效果,对变频调速发展具有至关重要的作用。我国以前多选取SPWM变频调节技术,但是该技术的变频调节效果欠佳。本文就基于DSP技术的通用变频器设计进行深入研究,对变形器的软硬件结构进行细致分析,现研究结果如下。1.基于DSP技术通用变频器的硬件设计1.1数据及程序存储器设计在进行数据及程序存储器设计的过程中,设计人员要对存储器设备进行充分分析和研究。根据DSP的要求,确保硬件设计符合高速存取标

2、准。一般DSP系统软件可以提供07个等待状态时间对外部存取期间速度的匹配效果。本次设计使用CY7C199存储器作为DSP系统片外数据及程序存储器。CY7C199存储器为32k8位存储器设备,数据及程序各32k,在完全不提供软件的情况下不需要硬件等待电路。1.2DSP复位及时钟电路的设计在进行DSP设计的过程中,复位设计可以在很大程度上保证复位信号初始化的准确信性。DSP复位设计要求复位信号的脉冲宽度符合实际需要。在本次设计过程中,TMS320F240定点DSP要求复位信号>1ms,上电后复位信号要根据振荡器稳定状态进行决定。一般上电复位引脚装置100200ms低电平脉冲复位效果较好。本次

3、设计使用MAXIM集成微处理器对复位电路设计进行监控,效果良好。此外,在进行设计的过程中,时钟电路设计也至关重要。时钟电路设计往往被设计者忽视,造成电路设计可靠性和稳定性大打折扣。本次设计中采取外部时钟输入,通过有源晶振产生的10MHz脉冲和串接覆盖LC滤波电路抑制干扰,有效提高电路设计效果。1.3D/A输出功能块设计D/A输出功能块设计主要是根据系统要求对D/A和A/D硬件进行配置。本次设计中主要使用DAC7625芯片。该芯片为4路模拟输出的D/A转换器,可12位数据并行输入。在输入的过程中,电源可以使用双电源+5V或单电源+5V。而数模转换器DAC数据输出主要来源于DSP的高12位,使用单

4、电源+5V供电,输出结果使用TLC2272运算放大器进行方法,输出范围0+5V。1.4建立输入接口电路及LED显示电路设计键盘输入是基于DSP技术的通用变频器设计的常用输入设备。在进行输入的过程中,建立可以有效将人们要处理的数据、命令转化为二进制代码,供计算机识别。而LED显示器可以将运算的结果转化为人们可以识别的符号显示出来。键盘设计过程中要使用硬件延时电路,而LED显示器设计主要通过静态显示和动态扫描两种方式进行设计。DSP串行接口SPI 要LED数字显示驱动器进行连接,保证变成灵活性。在本次设计中,设计人员对串行数据线及电源中加入适量电容,提高了抗干扰的能力。2.基于DSP技术通用变频器

5、的软件设计2.1主程序及故障保护中断程序设计主程序设计的过程中程序初始化主要包括:MAX7219的初始化、波形发生器的初始化、定时计数器的初始化的初始化、I/O口的初始化、SPI的初始化等。将常用数据存储到内部寄存器中,缩短处理时间;设定频率处理器,对按键给定值进行设定;设置频率显示,将显示的最终目标频率通过LED显示出来。第三代智能功率模块IPM可以对内部集成过压、过流、过热等不良现象进行及时进行处理,实现输出报警功能和中断功能,在很大程度上提高了保护的效果,对变频器设计具有至关重要的作用。本次硬件设计的过程中,设计人员通过使用第三代智能功率模块IPM,有效通过光耦隔离实现电路故障中断保护。

6、2.2SVPWM中断子程序SVPWM波可以由DSP软件编程产生,设计时一般采取七段式SVPWM波形。在进行设计的过程中,设计人员常通过对TMS320F240定点DSP的周期寄存器及比较单元进行设定,实现对SVPWM波的输出。因此在对SVPWM进行控制的过程中,设计人员要对DSP中的PWM中断子进行有效控制,严格监督空间电压矢量调制效果。PWM设计程序主要完成电机运行频率的动态显示;根据电机给定目标频率对设计中的角度进行计算,推算出参考电压矢量所在的扇区N。根据SVPWM算法对SVPWM波进行计算,求出电压矢量的作用时间t1、t2、t3,根据DSP内部的全比较寄存器CMPRx 对以上数据进行输入

7、,产生相应SVPWM波形。3.数字控制结构及工作原理在进行数字控制的过程中,控制硬件CPU主要为TMS320F240定点DSP,程序存储器及外部数据主要为CY7C199。选取结构主要为16路模拟数字输入通道,使用8位数字I/O口,完成对模拟频率的给定。在给定的过程中,可以使用键盘进行输入;使用4路12为数字的模拟转换通道进行电机输出信号的控制;使用PS232及SPI 系列兼容接口,保证SPI对调速过程中的电机频率LED进行控制、与此同时,将SCI扩充成RS232接口。在进行设计的过程中,通过进行键盘给定对电机或逆变器的工作频率进行设定,频率要在程序LED上进行回显。正常运行时,空间矢量电压SV