基于DSP的感應電機SVPWM矢量控制系統

　　該系統采用交-直-交電壓型變頻電路。主電路由整流電路、濾波電路、開關電源電路、電流檢測電路及智能功率模塊 IPM逆變電路等構成。主電路的整流部分是由不可控二極管組成的，在設計主電路的時候，選用了智能型器件IPM。IPM是 IGBT智能化功率模塊，它將IGBT芯片、驅動電路、保護電路等封裝在一個模塊內，不但便于使用，而且大大有利于裝置的小型化、高性能化和高頻化，設有過流和短路保護，欠電壓保護。系統結構框圖見圖4。系統控制電路以 TMS320F2812芯片為核心,外擴 RAM構成功能齊全的矢量控制系統，系統參數由上位機通過通信接口下傳給下位機，DSP負責采樣各相電流，計算電機的轉速和位置，最后運用矢量控制算法，得到 SVPWM控制信號，經過光耦隔離電路后，驅動逆變器功率開關器件，同時 DSP還監控變頻系統的運行狀態，當系統出現短路、過流、過壓、過熱等故障時，DSP將封鎖SVPWM信號，使電機停止運行。

　　系統控制回路主要包括了 DSP微處理器系統，數據采集和控制信號I/O電路，驅動電路，保護電路等子系統。

　　5系統軟件設計

　　此系統中對感應電機的所有控制都是通過 F2812 的軟件來完成的。軟件程序由主程序和定時器下溢中斷子程序組成。主程序中進行硬件和變量初始化，對各個控制寄存器置初值，對運算過程中使用的各種變量分配地址并設置相應的初值。中斷子程序的工作是在每一個PWM 周期里, 計算出下一個 PWM 周期的三個比較寄存器的比較值, 并送到比較寄存器中。中斷服務子程序是系統的核心部分，執行 SVPWM調制，故障處理中斷等。系統軟件的定時器下溢中斷程序流程見圖3。

　　6實驗結果與結論

　　結合交流電機控制系統，用 C語言編寫了載波頻率為2KHz，變頻范圍為0～100Hz的SVPWM控制程序。驅動的電機為三相異步電動機，定子繞組星形結法。采用 TMS320F2812每周期內只發生一次定時器周期中斷，實時性好，而且占用 CPU較少，使CPU有很大能力去完成其它任務。圖4，圖 5為 DSP輸出的一路 SVPWM波形及調制信號 30Hz時控制器輸出經過低通濾波后的相電壓波形。

　　采用 TMS320F2812和 IPM等模塊化的芯片，利用電壓空間矢量調制技術構成的感應電機矢量控制系統，輸出電流的諧波成分減少, 硬件電路簡單, 系統的動態響應、控制精度有很大提高, 復雜算法得以實現。采用 DSP結合先進控制算法的矢量控制系統在感應電機的控制中將有廣泛的應用前景。

　　本文作者創新點是應用更新一代的 DSP芯片 TMS320F2812，以及采用具有更多保護功能的 IPM來構成控制系統，簡化了外圍電路，應用數字信號處理芯片實現軟件算法使控制精度進一步提高，響應更加快速。