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1、通用变频器中基于DSP的数字控制器实现于1960年发布的串行通讯接口标准，目前应用广泛的是RS232C和RS232D。RS232C的标准连接为DB25.但在实际应用中采用非标准的DB9连接，实际应用中根据需要对定义的引脚进展取舍。RS232C电气特性最大的特点是采用了负逻辑，逻辑l的电平是一3V逐一15V，逻辑0的电平是+3V+15V，因此，在使用中有一个电平转换接口的问题。本文中采用自升压的集成芯片MAX232C来构成，只由+5V电源来供电，电平转换所需的10V电源由片内电荷泵产生。在控制器做好以后，进展了计算机的串行通讯接口SCI检验，数据通讯收发正常，可以稳定工作。2.4D/A输出功能块
2、的设计在数字控制系统中，D/A和A/D电路是必不可少的，根据各种运用场合不同，系统对D/A、A/D的速度要求也不一样。本文中使用的是并行输入的D/A芯片DAC7625，它是12位数据并行输入，4路模拟输出的D/A转换器。其建立时间是10s，功耗20mW，电源可以采用单电源+5V和双电源5V供电，广泛应用于电机控制和数据收集等。数模转换器DAC的数据输入来自DSP的高12位，通过74LS245送到DAC7625的数据端，采用单电源+5V供电，参考电压VHEFH使用精细稳压器件提供的+2.5V，VHEFL模拟地，其输出通过运算放大器TLCH2272进展放大，输出范围为0+5V。2.5键盘输入接口电
3、路和LED显示电路设计键盘和七段LED显示器是微型计算机系统最常用的输入、输出没备。它是实现人机之间进展信息交换的主要通路。键盘的功能就是把人们要处理的数据、命令等转换成计算机识別的二进制代码，即计算机能识别的符号;七段LED显示器那么是把计算机的运算结果、状态等代码转换成为人们能识別的符号显示出来。键盘是计算机系统的主要输入没备，特別是在微处理器中，键盘设汁成为必然。本文在设计时考虑到DSP处理速度的快速性，对于键盘去抖动环节，采用了硬件延时电路，详细电路如图2所示。七段LED显示器有静态显示和动态显示两种连接方式。动态扫描方式节省硬件，常用的BCD七段译码驱动和动态扫描驱动电路有两种，如I
4、ntel8279、Max7219等，控制器中采用MAX7219芯片。DSP具有一个与外设打交道的串行接口SPl，这为串行接门显示提供了方便。MAX7219足一种串行的共阴极LED数字显示驱动器，内没多个控制和数据存放器，其工作方式可通过编程灵敏地设计，它是体积小、功能强大、使用灵敏方便的串行接口。应用中需要留意的问题就是，MAX7219抗，EMI才能比拟差，相对而言用MAX7221比拟可靠一点。另外一个问题是，讲明书中固然讲存放器可以使用任意数字，比方讲数据格式中的高4位用的是XXXX来表示，但是，在实际应用中最好使用非零位，本文采用1111来表示，可以增加抗干扰才能。另外，在串行数据线和电源
5、中必须加适量电容，以进步抗干扰才能，十分是电源尤其要留意，假如波动比拟大的话，MAX7219比拟轻易损坏。2.6SVPWM脉冲输出模块的设计空间电压矢量SVPWM脉冲输出是数字控制器中的关键局部，电机调速或逆变器的频率就是由SVPWM波形来控制的。为了防止逆变器的上下桥臂直通，固然在DSP内部编程可以参加死区吋间，但是用微处理器产生的SVPWM脉冲可能由于程序跑飞而造成控制混乱，为平安起见，采用GAL器件做了互锁保护电路，防止逆变器同一桥臂上下器件的直通，数字控制器中使用的是Lattice公司的GAL16V8。3软件设计随着变频器产品的不断成熟，它的功能也不断丰富，可靠性也得到不断进步，进而导
6、致了其程序编制的复杂度和难度。本文设计的变频调速系统是针对实验室无轴承高频电机用，主要完成了一些根本功能，比方频率的设定与显示，低速时转距补偿功能等，程序不是十分复杂，设计程序近2000行，廾对程序进展了测试，证实程序运行良好。本文变频调速系统中的整个程序主要由主程序、键盘程序、显示程序、PWM程序、故障保护中断程序等组成。3.1主程序和故障保护中断程序主程序是整个程序的最主要局部，它完成了变频器的主要功能，它的流程图如图3a所示。程序初始化局部主要包括：I/O口的初始化，波形发生器的初始化，定时计数器的初始化，SPl的初始化，MAX7219的初始化等。读数到内部存放器，就是把常用的数据读人到
7、内部存放器，缩短DSP处理时间，更好地实现实吋性。设定频率处理，就是判定按键所给定的值，判别所设定的频率谁是最终的目的频率。频率显示局部，就是把最终目的频率，按常规以千位、百位、十位、个位通过LED显示出来。运行控制就是根据RUN键来决定是否启动电机运行。在硬件设计上，采用的是富士公司的第三代智能功率模块IPM，它的内部本身就集成厂过压、过流、过热、控制电压欠压、短路等的输出报警功能，通过光耦隔离后送入到DSP的外部中断源引脚PDPINT，完成相应的保护功能，详细流程图如图3b所示。3.2SVPWM中断子程序PWM中断子程序是整个控制器工作的关键程序，空间电压矢量调制的完成就是靠它来实现的，详
8、细的流程图如图4所示。PWM发生程序主要完成如下的功能：电机运行时频率的动态显示，根据主程序中所给定的目的频率，可以得到角速度，经过积分运算可以得到usref的角度，然后计算usref在两相静止坐标系，轴上的投影us及us，有了可以同时计算出参考电压矢量所在的扇区/N，根据已知量由公用值求取两相邻电压矢量的作用时间T1、T2和T0，然后给DSP内部的3个全比拟存放器CMPRxx=1，2，3进展赋值，产生相应的5VPWM波形。4实验结果根据前面介绍的系统硬件电路和软件控制算法，对制作的原理样机进展了实验研究。实验测试了异步电动机空载稳态运行情况，以此来检测原理样机的可行性，对实验结果进展了波形记录，300Hz稳态运行时其PWM控制波形和测得的异步电机实测线电压波形如图5所示。实验用高频电机的参数如下：额定电压Un=220V，额定电流In=1.5A，额定频率f=400Hz，异步电机的极对数=1，额定功率Pe=800W，额定空载电流0.75A。以TMS320F240数字信号处理器为核心构成的数字控制器是一个信号处理系统，该系统可以完成信号的检测、滤波、整形，核心算法的实时完成以及驱动信号的产生，系统的监控、保护等功能，相对于一般的单片机构成的系统，它的处理速度快、实时性能比拟好，也易于选择和配合，同时集测量、监控、保护于一身，可与上位机通讯，具有很高的使用价值。