基于TMS320F2812三相異步電動機變頻控制實現(xiàn)研究

孫廣全(中油長城鉆探工程有限公司 遼寧盤錦 124010)

隨著科學技術(shù)的不斷進步，人們對現(xiàn)代加工工藝提出的要求越來越高，使得很多機械設(shè)備在實現(xiàn)其控制精度的不斷提高。因此，電機轉(zhuǎn)速控制也需要更進一步的發(fā)展來適應(yīng)更高的要求。目前，應(yīng)用十分廣泛的電機就是三相交流異步電機。三相交流異步電機具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、效率高等優(yōu)點。目前三相異步電動機進行調(diào)速的主要方法就是變頻調(diào)速，其變頻器主要是采用DSP技術(shù)的控制單元，TMS320F2812系列芯片是最近幾年開發(fā)專用電氣控制的DSP芯片，TMS320F2812芯片的EV模塊的控制功能十分強大，非常適合應(yīng)用于電機控制和運動控制等領(lǐng)域。

一、變頻控制原理

基于TMS320F2812的三相異步電機的變頻調(diào)速裝置有三個部分，即為主電路、控制電路和采樣電路。在變頻主電路中，工頻三相交流電源在通過全整流電路之后，會經(jīng)過濾波而傳送到逆變器中，然后再通過控制逆變器來產(chǎn)生三相電源。而該逆變器采用7MBP100RA060型的智能電力模塊，不但工作特性十分好，而且功能也比較齊全。該逆變器比較完整，包括制動單元在內(nèi)，還有七個IGBT與七個快速功率二極管，一個IGBT作為開關(guān)管用于動力制動。另外，還有六個回饋二極管與IGBT并聯(lián)而組成的三相橋臂。除此之外，還有對異常情況進行檢測的相關(guān)單元、各種IGBT的驅(qū)動電路等。如果檢測到異常信號，IPM模塊的FN信號就可以在進行光耦隔離之后，被送至DSP的PDPINT中，也就是功率驅(qū)動保護引腳，以提供相應(yīng)保護[1]。

二、控制電路原理與技術(shù)實現(xiàn)

1.SVPWM控制電路原理

在空間矢量WM中，三相逆變橋的上橋臂有3個開關(guān)管，一般都會根據(jù)其不同組合來實現(xiàn)不同的脈沖序列輸出，然后在電機定子繞組內(nèi)實現(xiàn)三相正弦交流電流的生成，還可以實現(xiàn)對永磁同步電機和交流電機的控制。

2.TMS320F2812的SVPWM技術(shù)實現(xiàn)

最近，T1公司推出的TMS320F2812是一款性能比較高的DSP，專門用于數(shù)字電機控制之中。TMS320F2812具有微控制器外設(shè)模塊，而且比較豐富，使得控制系統(tǒng)應(yīng)用可以通過理想的解決方案來處理其中存在的問題。TMS320F2812的EV模塊，也就是事件管理器，具有內(nèi)置硬件電路，而該內(nèi)置硬件電路則是由對稱空間矢量WM波形產(chǎn)生，空間矢量波形操作非常簡單[2]。

三、采樣電路的實現(xiàn)

1.光電編碼器信號的輸入

在速度反饋信號檢測過程中，速度檢測器件為增量式光電編碼器，這種器件可以將兩個相位相差九十度的方波脈沖信號進行輸出，然后在經(jīng)過施密特電路整形之后，輸出的兩路脈沖信號會經(jīng)過光耦而被送入到TMS320F2812的QEP中，也就是正交編碼脈沖單元，在經(jīng)過內(nèi)部四倍變頻后，要使用TMS320F2812中的通用定時器T3對脈沖計數(shù)，再采用T/M法來進行計算得到速度反饋值。

2.電壓電流檢測

在對電壓電流進行檢測時，首先要對輸出的A和B兩相電流進行檢測，在這個過程中，所采用的儀器應(yīng)該是次平衡式霍爾傳感器，然后再通過TMS320F2812自身具備的A/D轉(zhuǎn)換器對A和B兩相定子電流進行采樣，以得到實時的定子電流信息[3]。

3.光電隔離電路

對控制信號進行傳送時，一般都會通過光耦來實現(xiàn)，在設(shè)計時，要選擇使用TLP759光電耦合器，并且要使得該光電耦合器和IPM控制端之間的布線距離最短。

四、軟件設(shè)計

在軟件設(shè)計系統(tǒng)中，其程序可以由主程序、顯示中斷子程序、SVWM中斷子程序、故障檢測與報警中斷子程序等。其中主程序要將初始化工作完成，也就是要實現(xiàn)WM初始化、Tiner初始化、中斷初始化、GPIO初始化、PIE向量表及其控制寄存器的初始化等等。另外，通用定時器T1有定時周期寄存器，簡稱為TIPR。完成初始化工作之后，還需要對其進行設(shè)置,程序中有給定的電壓值以及頻率，SVWM中斷子程序必須根據(jù)這兩個值對T1和T2進行計算,然后再對全比較寄存器進行設(shè)置，如CMPR1、CMPR2和CMPR3，從而為下一個調(diào)制周期做好準備工作。顯示子程序完成實時更新、故障檢測、報警中斷等都會通過定時器T0中斷來進行,程序在進入T0中斷之后首先會對故障進行判斷，一旦確定故障存在，將會馬上啟動報警裝置，同時進行相應(yīng)的故障處理，然后再進行顯示更新。

結(jié)束語

TMS320F2812具有高速的運算性能，而基于TMS320F2812的三相異步電動機變頻控制系統(tǒng)則充分利用了該性能，有效地實現(xiàn)了對基本邏輯的控制。同時，利用TMS320F2812的事件管理器 EV模塊有效地實現(xiàn)了空間矢量WM波形和變頻控制。根據(jù)實踐證明，基于TMS320F2812的三相異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)可以在各種負載下發(fā)揮較佳的調(diào)速性能。

[1]趙振，李紅梅，王曉晨.基于TMS320F2812及IPM的異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計[J].微電機，2008(8)：15-16.

[2]劉繼廣，王海浩.基于TMS320F2812三相異步電動機變頻控制實現(xiàn)分析[J].裝備制造技術(shù)，2008(5):26-27.

[3]張薔，等.基于TMS320C2812的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計[J].節(jié)能，2005，(7):15-18.