三相交流異步電機變頻調速控制器的設計

目錄TOC\o"1-5"\h\z1緒論4DSP的發(fā)展趨勢4變頻調速技術的發(fā)展5變頻調速系統(tǒng)的方案6本論文的研究內容72交流調速原理……；；；.：：?；.82.1正弦脈寬調制（spwm）控制理論…8單極性spwm控制技術9雙極性spwm控制技術10spwm的調制方式…123總體方案及硬件設計14總體方案及硬件框圖…14系統(tǒng)硬件電路…14變頻主電路14功率驅動電路15光耦隔離電路15功率驅動電路15顯示音B分16主電路開關器件的選擇224系統(tǒng)軟件的設計22正弦脈寬調制器22程序24A/D轉換初始化程序24PW牌序27程序305實驗結論32摘要：隨著電力電子技術和微機控制技術的發(fā)展，交流變頻調速系統(tǒng)的性能指標已達到了完全可以與直流調速相媲美的程度，所顯現(xiàn)的優(yōu)良性能使其應用范圍越來越廣。本系統(tǒng)采用24V直流電源，通過逆變電路，將直流電變成三相交流電，進而控制三相異步電機。運用DS輸出SPWM形，作為變頻調速系統(tǒng)的輸入控制信號控制整個系統(tǒng)，實現(xiàn)變頻和調速控制器的功能，同時采用LCD數(shù)碼管以及EEPROM示儲存數(shù)據(jù)。關鍵詞：變頻器；調速；控制器；SPWMDSPTheThree-phaseACAsynchronousMotorVariableFrequencySpeedRegulatingControllerDesignZHANGLEI(ElectronicEngineeringanditsAutomation1001)Abstract:Alongwiththepowerelectronictechnologyandcomputercontroltechnologydevelopment.Acvariablefrequencyspeedcontrolsystemperformanceindexhasreachedcancompletelyanddcspeedregulatingcomparabledegree,showedthegoodperformancethattheapplicationofthemorewidely.ThissystemUSES24vdcpowersupply,throughtheinvertercircuit,thedcintothreephasealternatingcurrent,andthencontrolthreephaseasynchronousmotorUseDSPoutputSPWMwaveform,variablefrequencyspeedregulationsystemastheinputofthecontrolsignaltocontroltheentiresystem,realizefrequencyandthenumberoftheunctionofthecontroller.Meanwhile,usingLCD,ledandeepromasadisplayandsaving.Keywords:frequencyconverter;Speedcontrol;controllerSPWM;F2407ADSP.1.緒論.1DSP的發(fā)展趨勢在計算機技術日新月異的時代，嵌入式系統(tǒng)軟件、硬件不斷進行著新的突破性發(fā)展。如今DS限作系統(tǒng)和DSP應用已經(jīng)成為當今嵌入式系統(tǒng)應用領域中最熱門的技術，是高校、科研院所和高新技術企業(yè)的DS啾件、硬件開發(fā)人員的新的課題。DSP實時嵌入式操作系統(tǒng)是一種實時的、多任務的操作系統(tǒng)軟件，它是DSP系統(tǒng)(包括硬、軟件系統(tǒng))極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關的底層驅動軟件、系統(tǒng)內核、設備驅動接口。目前，DSP實時操作系統(tǒng)的品種較多，據(jù)統(tǒng)計，僅用于信息電器的DSPB作系統(tǒng)就有10種左右。與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關依賴性、軟件固態(tài)化以及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。DSP技術應用前景將非常廣闊。DSP應用產(chǎn)品具有巨大的市場需求前景，僅就美國市場而言，據(jù)估計，21世紀將有1億輛汽車、幾千萬臺個人通信裝置、每個家庭中5?20個聯(lián)網(wǎng)的家用電器以及數(shù)以百萬計的工廠使用DSP系統(tǒng)。業(yè)界分析家認為，DSP系統(tǒng)在IP電話、游戲裝置和手持式通信裝置的推動下將會有突飛猛進的發(fā)展。DSP系統(tǒng)不僅在傳統(tǒng)的工業(yè)控制、通信和圖象處理領域有極其廣泛的應用空間，如智能工控設備、POS/ATML、IC卡等，而且在信息家電領域的應用更具有極為廣泛的潛力，例如機頂盒、變頻冰箱、變頻空調等眾多的消費類和醫(yī)療保健類電子設備，以及在車載盒、智能交通等領域的應用也呈現(xiàn)出前所未有的生機。(1)信息家電領域機頂盒、變頻冰箱、變頻空調等眾多的消費類和家庭醫(yī)療保健類電子設備將在未來幾年取得快速發(fā)展，信息家電的個性化、區(qū)域化以及季節(jié)化的趨勢，為特定應用的DS限作系統(tǒng)提供了應用發(fā)展空間。信息智能家居是未來發(fā)展的方向，估計幾年內將得到快速發(fā)展。(2)醫(yī)療儀器領域大量醫(yī)療儀器的應用，如心臟起搏器、放射設備及分析監(jiān)護設備，都需要RTOS勺支持，像各種化驗設備，如肌動電流描記器、離散光度化學分析、分光光度計等，都需要使用高性能的、專用化的DSP系統(tǒng)來提高其精度和速度。弓I入DSPRTOS,現(xiàn)有的各種監(jiān)護儀的功能與性能都將得到大幅度的提高。(3)智能汽車領域隨著無線通信與全球定位技術的日益成熟和廣泛應用，集通信、信息、導航、娛樂和各類汽車安全電子系統(tǒng)于一體的車載盒會成為下一代和未來汽車的發(fā)展方向。由于足夠的市場需求，車載盒必將成為近年來發(fā)展的熱點,DSPRTOS該領域應用市場的規(guī)模未來幾年里將迅速增加。(4)智能交通領域隨著人們對環(huán)境要求的不斷提高，智能交通系統(tǒng)(ITS)必將是新世紀迅猛發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。特定應用的DS娛作系統(tǒng)將是發(fā)展智能綜合路口控制機、路車交互系統(tǒng)、新型停車系統(tǒng)、高速公路的信息監(jiān)控與收費綜合管理系統(tǒng)的關鍵技術，其應用將確保智能交通系統(tǒng)的低成本與高性能，大大提高系統(tǒng)的可靠性和智能化程度。(5)其它領域的應用，如視頻會議系統(tǒng)、全數(shù)字電機控制系統(tǒng)(包括直流無刷伺服和交流伺服)、語音壓縮、通信等。DSP的應用離不開DSPB作系統(tǒng)。1.2變頻調速技術的發(fā)展交流變頻調速技術相對于變壓調速等其它方法有著明顯的優(yōu)點：①調速時平滑性好，效率高：②調速范圍較大，精度高：③起動電流低，對系統(tǒng)及電網(wǎng)無沖擊，節(jié)電效果明顯；④變頻器體積小，便于安裝、調試、維修簡便；⑤易于實現(xiàn)過程自動化等優(yōu)異特性，在實際中得到了廣泛的應用。20世紀是電力電子變頻技術由誕生到發(fā)展的一個全盛時期。最初的交流變頻調速理論誕生于20世紀20年代，直到60年代，由于電力電子器件的發(fā)展，才促進了變頻調速技術向實用方向的發(fā)展。70年代，席卷工業(yè)發(fā)達國家的石油危機，促使他們投入大量的人力、物力、財力去研究高效率的變頻器，使變頻調速技術有了很大的發(fā)展并得到推廣應用。80年代，變頻調速己產(chǎn)品化，性能也不斷提高，充分發(fā)揮了交流調速的優(yōu)越性，廣泛的應用于工業(yè)各部門，并且部分取代了直流調速。進入90年代，由于新型電力電子器件的發(fā)展及性能的提高、計算機技術的發(fā)展以及先進控制理論和技術的完善和發(fā)展等原因，極大地提高了變頻調速的技術性能，促進了變頻調速技術的發(fā)展，使變頻調速裝置在調速范圍、驅動能力、調速精度、動態(tài)響應、輸出性能、功率因數(shù)、運行效率及使用的方便性等方面大大超過了其他常規(guī)交流調速方式，其性能指標亦已超過了直流調速系統(tǒng)，達到取代直流調速系統(tǒng)的地步。目前，交流變頻調速技術以其卓越的調速性能、顯著的節(jié)電效果以及在國民經(jīng)濟各領域的廣泛適用性，而被公認為是一種最有前途的交流調速方式，代表了電氣傳動發(fā)展的主流方向。變頻調速技術為節(jié)能降耗、改善控制性能、提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量提供了至關重要的手段。變頻調速理論己形成較為完整的科學體系，成為一門相對獨立的學科。變頻裝置按變換環(huán)節(jié)分有交一直一交系統(tǒng)和交一交系統(tǒng)兩大類，交一直一交系統(tǒng)又分為電壓型和電流型，其中，電壓型變頻器在工業(yè)中應用最為廣泛；按電壓的調制方式分為脈幅調制PAM(PulseAltitudeModulation)和脈寬調制PWM(PulseWidthModulation)兩大類，前者己幾近絕跡，目前普遍采用的是后者回.1.3變頻調速系統(tǒng)的方案目前典型的變頻調速控制類型主要有四種：①恒壓頻比(v均控制，②轉差頻率控制，③矢量控制，④直接轉矩控制。下面分別對這四種調速控制類型進行介紹。早期的變頻系統(tǒng)都是采用開環(huán)恒壓比田/卜常數(shù))的控制方式，U/f控制是轉速開環(huán)控制，無需速度傳感器，控制電路簡單，負載可以是通用標準異步電動機，所以通用性強，經(jīng)濟性好，是目前通用變頻器產(chǎn)品中使用較多的一種控制方式，普遍應用在風機、泵類的調速系統(tǒng)中。但是由于這種控制方法是開環(huán)控制，調速精度不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應的存在而性能下降、穩(wěn)定性變差。異步電動機轉差頻率控制是一種轉速閉環(huán)控制。利用異步電動機的轉矩與轉差頻率成正比的關系來控制電機的轉矩，就可以達到與直流恒磁通調速系統(tǒng)相似的性能。它的優(yōu)點在于頻率控制環(huán)節(jié)的輸入頻率信號是由轉差信號和實測轉速信號相加后得到的，在轉速變化過程中，實際頻率隨著實際轉速同步上升或下降，因此加、減速更平滑，容易穩(wěn)定。其缺點是由于轉差頻率控制規(guī)律是從異步電動機穩(wěn)態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)轉矩公式推得的，所以存在動態(tài)時磁通的變化不能得到控制、電流相位沒有得到控制等差距，使其不能達到與直流恒磁通調速系統(tǒng)同樣的性能。本世紀70年代西德F.Blaschke等人首先提出矢量控制(FOC)ffl論，由此開創(chuàng)了交流電動機等效直流電動機控制的先河1習。矢量控制也稱為磁場定向控制，它著眼于電機磁場的直接控制。其主要思想是將異步電動機模擬成直流電動機，通過坐標變換的方法分解定子電流，使之成為轉矩和磁場兩個分量，實現(xiàn)正交或解禍控制，從而獲得與直流電動機一樣良好的動態(tài)調速特性。因為這種方法采用了坐標變換，所以對控制器的運算速度、處理能力等性能要求較高。但在實際上矢量控制運算及轉子磁鏈估計中要使用電動機參數(shù)，其控制的精確性受到參數(shù)變化的影響，所以精確的矢量控制系統(tǒng)要對電動機的參數(shù)進行估計。這種控制方式需要解禍計算和坐標旋轉變換，計算量較大，實現(xiàn)起來困難。在矢量控制系統(tǒng)中，給定量要從直流變?yōu)榻涣?，而反饋量要從交流變?yōu)橹绷髟偌由限D子磁鏈模型、轉子參數(shù)的辨識與校正等；因此電機的速度辨識及磁鏈觀測器的實現(xiàn)是矢量控制系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵所在。1985年德國魯爾大學DePenbroc檄授首先提出直接轉矩控制理論（DTC）。直接轉矩控制與矢量控制不同，DTO棄了解禍的思想，取消了旋轉坐標變換，簡單的通過檢測電機定子電壓和電流，借助瞬時空間矢量理論計算電機的磁鏈和轉矩，并根據(jù)與給定值比較所得的差值，實現(xiàn)磁鏈和轉矩的直接控制。直接轉矩控制技術是用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標系計算與控制交流電動機的轉矩，采用定子磁場定向，借助離散的兩點式調節(jié)器產(chǎn)生脈寬調制（PWM拓號，直接對逆變器的開關狀態(tài)進行最佳控制，以獲得轉矩的高動態(tài)性能。這種方法的優(yōu)點在于：直接在定子坐標系上分析交流電動機的數(shù)學模型、控制電動機的轉矩和磁鏈，省掉了矢量旋轉變換等復雜的變換和計算。大大減少了矢量控制技術中控制性能易受參數(shù)變化影響的問題。但是由于直接轉矩控制系統(tǒng)是直接進行轉矩的砰一砰控制，避開了旋轉坐標變換，控制定子磁鏈而不是轉子磁鏈，不可避免地產(chǎn)生轉矩脈動，降低調速性能，因此只能用在對調速要求不高的場合。同時，直接轉矩系統(tǒng)的控制也較復雜，造價較高。1.4本論文的研究內容本文在掌握交流電機變頻調速基本原理的基礎上，采用電機控制專用DSP5片TMS320LF2407A運用變頻調速的價廠控制方式和SPWM制算法，提出了交流電機變頻調速系統(tǒng)的總體設計方案，。具體研究工作包括：交流電機變頻調速原理的研究；變頻調速系統(tǒng)硬件電路的研究和設計，包括主電路、系統(tǒng)保護電路和控制電路；變頻調速系統(tǒng)控制軟件的研究和設計。

.交流調速原理、1正弦脈寬調制(SPWM)制理論我們期望變頻器輸出的電壓波形是純粹的正弦波形，但就目前的技術，還不能制造功率大、體積小、輸出波形如同正弦波發(fā)生器那樣標準的可變頻變壓的逆變器。目前很容易實現(xiàn)的一種方法是：逆變器的輸出波形是一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，這些波形與正弦波等效，等效的原則是每一區(qū)間的面積相等。如果把一個正弦半波分作n等分，然后把每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個與此面積相等的矩形脈沖來代替，矩形脈沖的幅值不變，各脈沖的中點與正弦波每一等分的中點相重合。這樣，有n個等幅不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦波的半周等效，稱為SPWM6形。SPWItt形如圖2.1所示：產(chǎn)生正弦脈寬調制波SPWIW原理是：用一組等腰三角形波與一個正弦波進行比較，如圖2.2所示，其相交的時刻(即交點)作為開關管“開”或“關”的時刻。正弦波大于三角波時，使相應的開關器件導通；當正弦波小于三角載波時，使相應的開關器件截止。wtOUbwtOUb0圖2.1與正弦波等效的等幅脈沖序列波

圖2.2SPWM空制的基本原理圖2.2單極性SPWM制技術采用單極性控制時在正弦波的半個周期內每相只有一個開關器件開通或關斷，例如A相的Vi反復通斷，如圖2.3所示HIIHII圖2.3單極性脈寬調制波的形成(A)調制波和載波(B)單極性SPW版形這時的調制情況是：當正弦調制波電壓高于三角載波電壓時，相應比較器的輸出電壓為正電平，反之則為零電平。只要正弦調制波的最大值低于三角載波的幅值，由圖2.3(A)的調制結果必然形成圖2.3(B)所示的等幅不等寬而且兩側窄中間寬的SPWIB寬調制波形。負半周用同樣的方法調制后再倒相而成。4：iUd二2Udasinn■td■t-^?(-sinn■t)d■tTOC\o"1-5"\h\zn11102%2JT-1+f03-sinn?td&t+[2(-—sinn?t)dot七2腌22Ud,=(1-2cosn一12cosn±212cosn±3)n二單極性調制的工作特點：每半個周期內，逆變橋同一橋臂的兩個逆變器件中，只有一個器件按脈沖系列的規(guī)律時通時斷的工作，另一個完全截止；而在另半個周期內，兩個器件的工作情況正好相反。流經(jīng)負載Z的便是正、負交替的交變電流，如圖2.4所示。圖2.4單極性調制工作特點雙極性SPWM制技術雙極性調制技術與單極性相同，只是功率開關器件通斷情況不一樣。圖2.5繪出了三相雙極式的正弦脈寬調制波形。當A相調制波Ua>u時，Vi導通，V2關斷，使負載上的相電壓為UA=+U/2假設交流電機定子繞組為星型聯(lián)接，其中性點0與整流器輸出端濾波電容器的中點0相連，那么當逆變器任一相導通時在電機繞組上所獲得的相電壓為U/2,見圖2.5(b);當UA<ut時，V關斷而W導通，則UA=-U/20)所以A相電壓U是以+U/2和-U/2為幅值作正、負跳變的脈沖波形。同理，圖2.5(c)的UB是由V3和V4交替導通得到的，圖2.5(d)的UC是由V5和V6交

替導通得到的。由Ik和UB相減，可得逆變器輸出線電壓波形Ik[圖2.5(e)]。LAb的脈沖幅值為+U和一U。盡管相電壓是雙極性的，但是合成后的線電壓脈沖系列與單極性相電壓合成的結果一樣都是單極性的。U0U/20-U/2U/20-U/2IUAUBUCU0U/20-U/2U/20-U/2IUAUBUCIlAi1IA_iIi__I3La)rUA「UetUabe)圖2.5雙極性SPWt?變器三相輸出波形綜上所述，雙極性調制的工作特點：逆變橋在工作時，同一橋臂的兩個逆變器件總是按相電壓脈沖系列的規(guī)律交替地導通和關斷，而流過負載Z的電流是按線電壓規(guī)律變化的交變電流，如圖2.6所示：

圖2.6雙極性調制工作特點SPWM勺調制方式SPW撇畢竟不是真正的正弦波，它仍然含有高次諧波的成分，因此盡量采取措施減少它。圖2.7是通過電動機繞組的SPW施流波形。顯然，它僅僅是通過電動機繞組濾波后的近似正弦波。圖中給出了載波在不同頻率時的SPW血流波形,可見載波頻率越高，諧波波幅越小，SPW極形越好。因此希望提高載波頻率來減小諧波。另外，高的載波頻率使變頻器和電機的噪聲進入超聲范圍，超出人的聽覺范圍之外，產(chǎn)生“靜音”的效果。但是，提高載波的頻率要受逆變開關管的最高開關頻率限制，而且也形成對周圍電路的干擾源。(a)調制頻率較低時的電流波形(b)調制頻率較高時的電流波形圖2.7SPWMfe流波形SPWM勺調制方式有三種：同步調制、異步調制和分段同步調制。在一個調制信號周期內所包含的三角載波的個數(shù)稱為載波頻率比。在變頻過程中，即調制信號周期變化過程中，載波個數(shù)不變的調制稱為同步調制，載波個數(shù)相應變化的調制稱為異步調制。(1)同步調制在改變正弦信號周期的同時成比例地改變載波周期，使載波周期與信號頻率的比值保持不變。對于三相系統(tǒng)，為了保證三相之間對稱，互差120。相位角，通常取載波頻率為3的整數(shù)倍。而且，為了雙極性調制時每相波形正負波形對稱，上述倍數(shù)必須是奇數(shù)，這樣在信號波180。處，載波的正負半周恰好分布在180。處的左右兩側。由于波形的左右對稱，這就不會出現(xiàn)偶次諧波問題。但是這種調制，在信號頻率較低時，載波的數(shù)量顯得稀疏，電流波形脈動大，諧波分量劇增，電動機的諧波損耗及脈動轉矩也相應增大。而且，此時載波的邊頻帶靠近信號波，容易干擾基波頻域。為了克服這個缺點，必須在低頻時提高載波比，這就是異步調制方式。(2)異步調制異步調制方式是指在整個變頻范圍內，載波比都是變化的。一般在改變調制頻率時保持三角載波頻率不變，因此提高了低頻時的載波比，在低頻工作時，逆變器輸出電壓半波內的矩形脈沖數(shù)可以隨著輸出頻率的降低而增加，相應的減小了負載電機的轉矩與噪聲，改善了低頻時的工作特性。但是由于載波比隨著輸出頻率的降低而連續(xù)變化時，逆變器輸出電壓的波形其相位也會發(fā)生變化，很難保持三相輸出的對稱關系，因此會引起電動機的工作不穩(wěn)定。(3)分段同步調制為了克服同步調制和異步調制的缺點，可以將他們結合起來，組成分段同步調制方式。分段同步調制是指在一定的頻率范圍內，采用同步調制，保持輸出波形對稱的優(yōu)點，當頻率降低較多時，使載波比分段有級的增加，這樣就利用了異步調制的優(yōu)點。具體實現(xiàn)方法是把逆變器整個變頻范圍劃分為若干個頻段，在每個頻段內都維持載波比恒定，對于不同頻段取不同的載波比，頻率較低載波比取大點，一般有經(jīng)驗參數(shù)可取。

3.總體方案及硬件設計總體方案及硬件框圖方案以三相交流異步電動機為被控對象,以TMS320LF2407A16位定點DSP芯片）為處理器，對三相交流異步電動機采用變頻調速V/F控制算法，設計了整套系統(tǒng)。圖1示出系統(tǒng)的硬件框圖。DSP首先從鍵盤采集需要的頻率和轉向信號，接著產(chǎn)生相應的三相六路SPWM號,過光耦隔離傳給驅動電路，驅動電路再控制逆變橋IPM的導通與關斷，同時DSP采集IPM有無故障輸出，如有故障，則關斷DSP的SPWM輸出，關斷主電路。通過液晶顯示相應的頻率、轉速、轉向等信號。系統(tǒng)硬件電路如圖3.1所示，系統(tǒng)硬件電路由變頻主電路、功率驅動電路、光耦隔離電路、保護電路、DSP最小系統(tǒng)、鍵盤輸入和液晶顯示等電路組成。變頻主電路圖3.2示出的變頻主電路由整流、濾波、逆變3部分電路組成。整流電路由單相不可控整流橋將電源的單相交流全波整流成直流。整流電路輸出的整流電壓是脈動的直流電壓，必須加以濾波。濾波電容除了濾除整流后的電壓紋波外，還在整流電路與逆變器之間起去耦作用，以消除相互干擾，給作為感性負載的電動機提供必要的無功功率。逆變電路把整流后的直流電再逆變成頻率、幅值均可調節(jié)的

交流電。這是變頻器實現(xiàn)變頻的執(zhí)行環(huán)節(jié)，因而是變頻電路的核心部分交流電。這是變頻器實現(xiàn)變頻的執(zhí)行環(huán)節(jié)，因而是變頻電路的核心部分圖3.2變頻主電路3.2.2功率驅動電路智能功率模塊（IPM）是將大功率開關器件和驅動電路、保護電路、檢測電路等集成在同一個模塊內的一種電力集成電路[2]o它采用低飽和壓降，高開關速度,內設低損耗電流傳感器的絕緣柵雙極晶體管（IGBD功率器件。所設計系統(tǒng)中的功率開關器件采用以IGBT為核心的IPM,型號為PM10CSJ06O采用單電源邏輯電壓輸入優(yōu)化的柵極驅動，實行實時邏輯柵區(qū)（RTC控制模式。采用嚴密的時序邏輯監(jiān)控保護，可防止過電流、短路、過熱及欠電壓等故障發(fā)生。光耦合輸入，帶RC信號干擾抑制和電源干擾抑制。IPM內置各種保護功能，只要有一個保護電路起作用，IGBT的門極驅動電路即可關閉，同時產(chǎn)生一個故障信號。3.2.3光耦隔離電路設計時選擇TLP559光電耦合器，并使光耦與IPM腔制端子間的布線最短，布線阻抗最小。TLP55的發(fā)光二極管驅動方式，du/dt的耐量小，故采用在光耦陰極接限流電阻的驅動電路形式，圖3示出驅動電路圖3.3光藕隔離電路3.2.4系統(tǒng)保護電路3.2.4系統(tǒng)保護電路圖4示出系統(tǒng)保護電路。其中逆變橋3個上橋臂各有一個保護信號輸出，3個下橋臂共用一個保護信號輸出，共有4路保護信號（Fo1?Fo4）輸出。無故障時,

Fo輸出高電平，光電耦合器（TLP52。不導通，連接到四輸入與門（74LS21）的輸入端為高電平，與門的輸出即為高電平。當其中任一個橋臂有故障時,Fo即輸出低電平，光電耦合器導通，與門的輸入信號即變低，輸出亦變低，這樣連接DSP的PDPINTA引腳就檢測到一個下降沿，進入到DSP的故障中斷中，在程序中封鎖6路SPWM勺輸出信號，使6路SPWM號無輸出，起到保護作用。+5V+15VL小4-L5VL_F02fI5VF工+17v山LJ?3.2.5顯示部分1)LCD12864既述6PDPINT圖3.4系統(tǒng)保護電路74LS21帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；具顯示分辨率為128X64,內置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8X4行16X16點陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。2）LCD12864基本特性（1）、低電源電壓（VDD:+3.0--+5.5V）（2）、顯示分辨率：128X64點（3）、內置漢字字庫，提供8192個16X16點陣漢字（簡繁體可選）（4）、內置128個16X8點陣字符（5）、2MHZ寸鐘頻率（6）、顯示方式：STN半透、正顯（7）、驅動方式：1/32DUTY1/5BIAS（8）、視角方向：6點（9）、背光方式：側部高亮白色LED功耗僅為普通LED的1/5—1/10（10）、通訊方式：用行、并口可選（11）、內置DC-DC專換電路，無需外加負壓（12）、無需片選信號，簡化軟件設計（13）、工作溫度：0c-+55C,存儲溫度:-20C-+60CBF標志提供內部工作情況.BF=1表示模塊在進行內部操作，此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù).BF=0時，模塊為準備狀態(tài)，隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù).利用STATUSRD旨令，可以將BF讀至ijDB7總線,從而檢驗模塊之工作狀態(tài).4）字型產(chǎn)生ROM（CGRQM字型產(chǎn)生ROMCGROM是供8192個此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關的控制。DFF=1為開顯示（DISPLAYON）,DDRAMj內容就顯示在屏幕上，DFF=M關顯示（DISPLAYOFF>DFF的狀態(tài)是指令DISPLAYON/OFFffiRSTW號控制的。5）顯示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM模塊內部顯示數(shù)據(jù)RAM!供64X2個位元組的空間，最多可控制4行16字（64個字）的中文字型顯示，當寫入顯示數(shù)據(jù)RAMM,可分別顯示CGROMCGRAM的字型；此模塊可顯示三種字型，分別是半角英數(shù)字型（16*8）、CGRAM2型及CGROM中文字型，三種字型的選擇，由在DDRAMP寫入的編碼選擇，在0000H—0006H的編碼中（其代碼分別是0000、0002、0004、0006共4個）將選擇CGRAM的自定義字型，02H-7FH的編碼中將選擇半角英數(shù)字的字型，至于A1以上的編碼將自動的結合下一個位元組，組成兩個位元組的編碼形成中文字型的編碼BIG5（A140-D75F）,GB（A1A0-F7FFH。6)字型產(chǎn)生RAM(CGRAM)字型產(chǎn)生RAMg供圖象定義（造字）功能，可以提供四組16X16點的自定義圖象空間，使用者可以將內部字型沒有提供的圖象字型自行定義到CGRAMP,便可和CGROM的定義一樣地通過DDRAML示在屏幕中。地址計數(shù)器ACM址計數(shù)器是用來貯存DDRAM/CGRAM的地址,它可由設定指令暫存器來改變，之后只要讀取或是寫入DDRAM/CGRAM6時，地址計數(shù)器的值就會自動加一，當RS為“0”時而R/W為“1”時，地址計數(shù)器的值會被讀取至UDB6DB0中。7）光標/閃爍控制電路此模塊提供硬體光標及閃爍控制電路，由地址計數(shù)器的值來指定DDRA師的光標或閃爍位置。8）指令說明模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令如下：指指令碼功能RRDDDDDDDD令S/76543210WIIIIII0000000001將DDRAMI滿"20H",并且設定清除八DDRAMJ地址計數(shù)器（AC）到"00顯示H"000000001X設定DDRAMJ地址計數(shù)器（AC）地址到“00H”,并且將游標移到開頭歸位原點位置；這個指令不改變DDRAM的內容顯示0000001DCBD=1:整體顯示ONC=1:游標O狀態(tài)NB=1:游標位置反白允許開/

關進入點設定游標或顯示移位控制功能設定關進入點設定游標或顯示移位控制功能設定設定CGRAM地址設定DDRAM地址讀取忙標志和地址寫數(shù)據(jù)到RAM/設定游標的移動方向及指定顯D示的移位000001SRXX//設定游標的移動與顯示的移位的內容00001DXRXXDL=0/1:4/8位數(shù)據(jù)RE=1:擴LE充指令操作RE=0:基本指令操作0001AAAAAATOC\o"1-5"\h\zCCCCCC設定CGRAMft址5432100010AAAAAA設定DDRAMfi址（顯示位址）CCCCCC第一行：80Fk87H第二行：90543210H—97H01BAAAAAAA讀取忙標志（BF）可以確認內部FCCCCCCC動作是否完成，同時可以讀出6543210地址計數(shù)器（AC）的值10數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)D7D0寫入到內部的RAM（DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM）

讀出11RAM讀出11RAM數(shù)據(jù)的值從內部RAM^取數(shù)據(jù)D7D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)擴充指令略備注：當IC1在接受指令前，微處理器必須先確認其內部處于非忙碌狀態(tài)，即讀取BF標志時,BF需為零，方可接受新的指令；如果在送出一個指令前并不檢查BF標志,那么在前一個指令和這個指令中間必須延長一段較長的時間，即是等待前一個指令確實執(zhí)行完成。3.2.6主電路開關器件選擇IRFZ44N:它是用于開關電源，且具有很低的使用狀態(tài)阻力。具體參數(shù)如下：晶體管極性：N勾道晶體管類型：MOSFET漏極電流Id最大值：49A電壓Vds最大：55V功耗：83W4.系統(tǒng)軟件設計正弦脈寬調制法系統(tǒng)采用正弦脈寬調制（SPWM法，其基本思想是使輸出的脈沖寬度按正弦規(guī)律變化，因此能有效抑制輸出電壓中的低次諧波分量，使電機工作在近似正弦的交變電壓下，且轉矩脈動小，大大擴展了交流電機的調速范圍。這里采用規(guī)則采樣法生成SPWM沖序列。圖4.1示出規(guī)則采樣法。其方法是把1個三角載波uc周期內的正弦調制波ur看成不變，在一個三角波周期只需在B點取樣一次，這樣可使生成的SPWM沖的中點與對應三角波的中點，即負峰點A重合，從而使SPWM沖的計算大為簡化。下面介紹有關算法。設uc幅值Uc=1,正弦調制信號ur=Msin⑴rt,其中調制度0<M<1由圖5可見，AABSz\EDA故有：TOC\o"1-5"\h\z1+Msin⑴rt/(t2/2)=2/(Tc/2)(1)由式(1)可得取樣時刻SPWM沖的頻寬：t2=(2/Tc)(1+Msincort)(2)脈沖兩邊的間隙寬度為：t1=t3=(1/2)(Tc-t2)=(Tc/4)(1-Msinwrt)(3)由同步調制原理可知，載波比N=fc/f1為常數(shù)，由此可得：Tc=1/fc=1/Nf1(4)對于正弦函數(shù)，可預先計算出對應于各點的值，制成表格，存于EPROM,以備查用。同步調制方式中，N為常數(shù)且為3的倍數(shù)?？紤]到固定的載波比，在正弦調制頻率的高頻段，fc可能過高，以至于超過主電路功率開關器件的最高頻率，以及Tc過短，以至小于定時器控制所允許的時間；而在低頻段，fc過低可能使負載電機產(chǎn)生較大的轉矩脈動和噪聲。因此，采用分段同步調制，即低頻段采用大載波比，高頻段采用小載波比。這里采用6大載波比，高頻段采用小載波比。這里采用6段同步調制，fl為輸出頻率，取:N=360(0Hz&f105Hz);N=180(6Hz<fl<10Hz);N=90(11Hz<f1020Hz);N=60(21Hz<f1030Hz);N=45(31Hz<f1<40Hz);N=30(41Hz<f1<60Hz)o信）上程序流程圖保護現(xiàn)場弁改變讀新的f伯并左布成TiPR.M值作表得三相正弦值計算CMPRL2JN=360(0Hz&f105Hz);N=180(6Hz<fl<10Hz);N=90(11Hz<f1020Hz);N=60(21Hz<f1030Hz);N=45(31Hz<f1<40Hz);N=30(41Hz<f1<60Hz)o信）上程序流程圖保護現(xiàn)場弁改變讀新的f伯并左布成TiPR.M值作表得三相正弦值計算CMPRL2J（中而返回）（b）中斷服務程序流程圖圖4.2系統(tǒng)軟件流程圖圖4.2示出系統(tǒng)的軟件流程圖。在主程序中完成系統(tǒng)和軟件的初始化和頻率信號的采集。在定時器1的周期中斷子程序中，計算恒壓頻比控制下的MS和頻率值，查表得到三相正弦值，計算后給周期寄存器（T1PR和3個比較寄存器（CMPR12,3）賦值4.2程序4.2.1A/D轉換初始化程序:voidinit_adc(void)(*ADCTRL1=0x00;*ADCTRL2=0x0504;*MAX_CONV=0x07;*CHSELSEQ1=0x3210;*CHSELSEQ2=0x7654;}voidadc_soc(void)(*T4CON=*T4CON|0x40;}voidinterruptadcint(void)(asm("clrcSXM");/*T4_NUM1=*T4CNT;Speed_result[i]=T4_NUM1-T4_NUM0;T4_NUM0=T4_NUM1;*/if(!(i%I_DIV))(adc_res=*RESULT5>>6;I_result[i/I_DIV]=*RESULT0>>6;if(adc_res>0x3fe)adc_res=0x3fe;if(adc_res<0x01)adc_res=0x01;*ADCTRL2|=0x4200;*T2PR=1.76*adc_res+200;b_time=fv_cn/((float)*T2PR);if(b_time>1)b_time=1;}i++;if(i>=I_LOOP)i=0;asm("CLRCINTM");}/**********************INTERRUPTSERVICEROUTINES*********************/interruptvoidtimer2_isr(void){*EVAIFRB=*EVAIFRB&0x0001;/*clearT2PINTflag*/a=*CMPR1=b_time*pwm_half_per*(0.5+0.5*sin_table[index_pwm%num_f_d]);b=*CMPR2=b_time*pwm_half_per*(0.5+0.5*sin_table[(index_pwm+((2*num_f_d)/3))%num_f_d]);c=*CMPR3=b_time*pwm_half_per*(0.5+0.5*sin_table[(index_pwm+((num_f_d)/3))%num_f_d]);/**CMPR1=pwm_half_per*sin_table[index_pwm%(num_f_d)];*CMPR2=pwm_half_per*sin_table[(index_pwm+((2*num_f_d)/3))%(num_f_d)];*CMPR3=pwm_half_per*sin_table[(index_pwm+((num_f_d)/3))%(num_f_d)];*/index_pwm++;if(index_pwm>=num_f_d)index_pwm=0;)4.2.2SPWN程序：PWM!通過改變輸出方波的占空比來改變等效的輸出電壓。SPWM就是在PWM勺基礎上改變了調制脈沖方式，脈沖寬度時間占空比按正弦規(guī)率排列，這樣輸出波形經(jīng)過適當?shù)臑V波可以做到正弦波輸出。SPWMF生程序及AD模塊響應程序如下：#include"f2407_c.h"#include"math.h"#include"var.h"unsignedintperiod;unsignedintduty;unsignedintindex_pwm=0;unsignedinta,b,c,aaa=0;/***ConstantDefinitions***/#definePI3.1415926externfloatsin_table[99];unsignedintadc_res=500;unsignedintI_result[I_LOOP/I_DIV];/*unsignedintSpeed_result[2048];*/unsignedinti=0;floatfv_cn=0;/*unsignedintT4_NUM0=0;unsignedintT4_NUM1=0;*/MAINROUTINEMAINROUTINE************************/voidini(void)/***ConfiguretheSystemControlandStatusregisters***/*SCSR1=0x00FD;*SCSR2=(*SCSR2|0X000B)&0X000F;/***Disablethewatchdogtimer***/*WDCR=0X00E8;/***SetupexternalmemoryinterfaceforLF2407EVM***/WSGR=0x0040;/***SetupsharedI/Opins***/*MCRA=0x0fc0;/T1CON=0x0000;groupApins*T2CON=0x0000;/T1CON=0x0000;*T2CON=0x0000;*MCRB=0xFE00;/*groupBpins*/*MCRC=0x0000;/*groupCpins*//***ConfigureIOPF5pinasanoutput***/*PFDATDIR=*PFDATDIR|0x2000;/***Setuptimers1and2,andthePWMconfiguration***//*disabletimer1*//*disabletimer2*//*configure/*configure*GPTCONA=0x0080;GPTCONA*//*Timer1:configuretoclockthePWMonPWM1pin*//*SymmetricPWM,20KHzcarrierfrequency,25%dutycycle*/*T1CNT=0x0000;/*cleartimercounter*/*T1PR=pwm_half_per;/*settimerperiod*/*DBTCONA=0x0000;/*deadbandunitsoff*/*ACTRA=0x0666;/*PWM1pinsetactive*DBTCONA=0x0000;/*deadbandunitsoff*/*ACTRA=0x0666;/*PWM1pinsetactivehigh*/*COMCONA=0x8200;/*configure*COMCONA=0x8200;/*configureCOMCONregister*/*T1CON=0x0840;/*configureT1CON*T1CON=0x0840;/*configureT1CONregister*/*T2CNT=0x0000;/T2PR=timer2_per;Timer2:configuretogeneratea250msperiodicinterrupt*/*T2CNT=0x0000;T2PR=timer2_per;/*cleartimercounter*//*settimerperiod*/*T2CON=0xD740;/*configureT2CONregister*/fv_cn=(312500.0/(num_f_d*U_DC*F_V_radio));/***Setupthecoreinterrupts***/*IMR=0x0000;/*cleartheIMRregister*/*IFR=0x003F;/*clearanypendingcoreinterrupts*/*IMR=0x0004;/*enabledesiredcoreinterrupts(in1,in3)*//***Setuptheeventmanagerinterrupts***/EVAIFRA=0xFFFF;interrupts*/EVAIFRB=0xFFFF;interrupts*/EVAIFRC=0xFFFF;interrupts*/EVAIMRA=0x0000;interrupts*/EVAIMRB=0x0001;interruptsENABLETIME2*/EVAIMRC=0x0000;interrupts*/EVBIFRA=0xFFFF;interrupts*/EVBIFRB=0xFFFF;interrupts*/EVBIFRC=0xFFFF;interrupts*/EVBIMRA=0x0000;interrupts*/EVBIMRB=0x0000;interrupts*/EVBIMRC=0x0000;/*clearallEVAgroupA/*clearallEVAgroupB/*clearallEVAgroupC/*enabledesiredEVAgroupA/*enabledesiredEVAgroupB/*enabledesiredEVAgroupC/*clearallEVBgroupA/*clearallEVBgroupB/*clearallEVBg