變頻調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵，就是要沒計一個合理的變頻器，而它的核心就是變頻調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制器。變頻器的數(shù)字控制器包括信號的檢測、濾波、整形，核心算法的實時完成以及驅(qū)動信號的產(chǎn)生，系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)等功能。

1、 數(shù)字控制器的硬件結(jié)構(gòu)框圖和工作原理

數(shù)字控制器的硬件以TMS320F240定點DSP為CPU，CY7C199為外部數(shù)據(jù)和程序存儲器，數(shù)據(jù)和程序存儲器各32K；16路的模擬/數(shù)字輸入通道，其中一路可以用來進(jìn)行模擬頻率給定；使用了8位數(shù)字I/O口，可以用鍵盤通過I/O口來進(jìn)行數(shù)字頻率給定；4路12位的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換通道，用于電機輸出信號控制；RS232和SPI系列兼容接口，其中將SPI用作變頻調(diào)速時電機頻率的LED顯示，將SCI口擴充成RS232接口。

電機或者逆變器的工作頻率通過鍵盤給定，同時，其頻率顯示通過DSP內(nèi)部的顯示程序回顯在LED上，當(dāng)按下運行鍵以后，鍵盤設(shè)計頻率被送到產(chǎn)生空間電壓矢量的SVPWM處理子程序，生成的SVPWM波形通過GAL器件保護(hù)后輸出，與此同時，電動機或者變頻器的實時運行動態(tài)頻率通過LED顯示。正交編碼脈沖可以接入電機的光電編碼器，對系統(tǒng)構(gòu)成速度環(huán)反饋，A/D模塊可以接入電機的電流環(huán)，至于變頻調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù)中斷源由DSP的引腳PDPINT提供，主要是過壓、過流、控制電壓欠壓、過熱等中斷源。電機的速度或者逆變器的輸出頻率可以通過鍵盤改變。

2、 硬件設(shè)計

數(shù)字信號處理器是數(shù)字控制器的核心部分，也是數(shù)字控制器對信號的檢測、濾波、整形，核心算法的實時完成以及驅(qū)動信號的產(chǎn)生，系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)等功能的核心部分。數(shù)字控制器的功能模塊設(shè)計如下。

2.1 數(shù)據(jù)和程序存儲器的設(shè)計

DSP是一種高速存取器件，對于外圍接口芯片有較高的要求，雖然DSP本身可以軟件提供0~7個等待狀態(tài)來滿足與片外存取器件速度的匹配，但是為了不至于影響整個系統(tǒng)的控制和仿真功能，一般采用存取速度比較高的存儲器來做為DSP的片外數(shù)據(jù)和程序存儲器。本文采用CY7C199存儲器，存取時間15ns，完全不用提供軟件等待狀態(tài)也不用加硬件等待電路，因為，CY7C199是32K的8位存儲器，所以，使用了4片該存儲器組成了32K的16位存儲器RAM，數(shù)據(jù)和程序各32K。

2.2 DSP復(fù)位及時鐘電路的設(shè)計

為了使系統(tǒng)被復(fù)位信號正確地初始化，對復(fù)位信號的脈沖寬度必須有一定的要求。對于TMS320F240而言，復(fù)位信號至少要lms。不過上電之后，系統(tǒng)的振蕩器達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)需要20ms甚至更長的時間，一般來說上電復(fù)位時，在復(fù)位引腳上置100~200ms的一個低電平脈沖是比較合適的。根據(jù)這一原則，采用MAXIM公司的集成微處理器監(jiān)控復(fù)位電路來完成，本文使用了MAX705。MAX705監(jiān)控芯片，與傳統(tǒng)的分立元器件組成的微機監(jiān)控電路比較，它的可靠性高、動態(tài)響應(yīng)好，功耗小、設(shè)計簡單、體積小，在電子產(chǎn)品設(shè)計中已得到廣泛的應(yīng)用。

在設(shè)計中，時鐘往往不被人充分地重視，其實，時鐘是電路設(shè)計中非常重要的一個環(huán)節(jié)。DSP時鐘既可由外部提供，亦可由板上的振蕩器來提供。由于DSP及其它芯片工作都是以時鐘為基準(zhǔn)的，如果時鐘質(zhì)量不高，那么系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性就很難保證。本文采用外部時鐘輸入，由有源晶振產(chǎn)生10MHz脈沖，通過覆銅和串接LC濾波電路來抑制外界干擾，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

......

更多內(nèi)容歡迎與我們交流。