风机、泵类负荷变频调速控制器设计(6)

本科毕业设计说明书（论文）

取给定速度 中断服务 程序开始 第 26 页 共 57 页

ia、ib电流采样 启动/运行 运行中 电机启动

返回 图5.2 PWM中断服务程序流程图

矢量反变换 矢量变换 计算电流 初始化seta等 速度增加为0 Y 更新速度记数器 N 计算速度 速度调节 对d、q电流的模糊调节 SVPWM 本科毕业设计说明书（论文）

DSP初始化 开始 第 27 页 共 57 页

图5.3 主程序流程图

返 回 运行正常 Y 读速度给定 禁止PWM输出 N 参数正确 Y 开定时器中断 N 上位机参数给定 开串行中断 根据软件设计模块化的要求，对控制系统总体流程进行功能划分，将其分解为以下几个功能子模块:

a)初始化模块 b) 串行通信模块 c) 电流采样模块

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d) 电机转速和位置计算模块 e)矢量变换模块 f) PI调节模块 g)故障处理模块 5.2 数值处理

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由于TMS320F240是16位定点DSP芯片，它无法处理带有小数的运算。而在程序的运算中使用的都是标么值，它们几乎全都是小数。因此有必要将小数值转换为整数来进行计算。最简单的方法局势将这些小数放大为整数。例如，将一个数乘以1010，则这个数的小数点后10位数都会变成整数部分。对于一般的标么值，我们所采用的是所谓的4.12格式，即16位的存储器中，最高的4位表示整数位，而低12位代表小数位。这相当与将实际的数值左移了12位。因为标么值的整数部分一般都不会大于8(这是四个二进制位所能表示的最大值)，所以这种4.12格式不会导致高位的丢失而出错。对于定标的确定有理论分析法和统计分析法。对本系统而言，主要基于以下几个因素:

a) 10位A/D的精度位0.0009765; b) 采样电流的标么值输入为0-5V; c) 正弦表的跨度为1?，精度为0.0002; d) PI调节器的精度在0.001以上。

所以，对于本系统，通一采用4.12格式是合适的。4.12格式的精度为0.0002442, 完全能满足各个环节的精度要求。 5.3 电流采样

直流环矢量控制需要两相电流作为输入，本系统采用莱姆公司的电流传感器 BLYT5-CNP12C4。此元件输出信号可正可负，为了让ADC模块既能转换正信号，又能转换负信号，必须对其进行调整。方法如下:

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电流 输出 -512—511 电流调整 TMS320F240 0—1023 10位A/D 转换电路 外围转换电路 LEM 2.5V 第 29 页 共 57 页

电流I

图5.4 电流采样接口方框图

注意到DSP中ADC模块能够测量的最大量如为Imax，则对应为512。与其它量一样，采样电流也要表示为标么值的形式，并转换为4.12码。该电机在额定工作条件下定子电流为4.2A(Ib)，Imax=10A，则采样电流标么值可用下式计算：

I?(ADres?512)Imax4096 式（5.1）

512*Ib其中I为电流的标么值，为4.12格式;ADres为A/D转换器的转换结果。令

K?4096*Imax4096*10??16.32?1053h 式（5.2）

512*Ib512*4.2两相电流可以通过DSP控制器中集成的两路独立的A/D转换器同时采样，分别采用ADCINOHE ADCIN8采样。 5.4 电机转速和位置计算模块

这个模块就是把旋转编码器送来的脉冲计数，得到当前的电动机的转速以及电机转子的位置。把起始位置设为0，并把两个PWM周期之间的脉冲数(边沿触发，变成4倍的实际脉冲数)保存在计数器T3CNT中。本系统采用的是1500脉冲/转的旋转编码器，即电机 的转子每转一圈产生1500个脉冲。在软件中用变量?m,表示电机转子的绝对机械位置，在采样周期之间得到的相对机械角度用如下公式表示:

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??m?第 30 页 共 57 页

T3CNT(t)?T3CNT(t??t)*360? 式（5.3）

4*1500相应的，每一个采样周期的绝对的转子机械角度有:

?m(t)??m(t??t)???m 式（5.4）

当达到6000个计数脉冲时，相应的转子机械角度达到360?，则转子机械角度归零。 转子的实际电角度?e和机械角度?m,有如下关系:

?e??m*p 式（5.5）

其中P为电机的极对数。图5.5显示了机械角度与电角度的关系。

360

?360?

?m

180? 120?

?e

360? 240?

0?

0? 图5.5角度转换表

从图5.5中可以看出，当转子的机械角度达到180?的时候，实际的计算的转子的电角度就己经是360?了，这一点在软机设计中尤为重要，否则在坐标变换时容易出错。 在转子的速度计算时，本系统采用相对速度的方法，即把电动机的额定转速1500rpm设置为基准值，其他速度与之相比，生成一个相对速度Kspeed，并把设Kspeed置为Q8格式，从而提高了精度。 5.5 空间矢量PWM

空间矢量脉宽调制(SVPWM)对应于交流感应电动机三相电压源逆变器的功率器件的一种特殊的开关触发顺序和脉宽大小的组合，这种开关触发顺序和组合将在定子线圈中产生三相互差120?电角度的波形失真较小的正弦波电流。一种典型的三相电压源逆变器的结构如下:

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