内容发布更新时间 : 2026/3/22 3:05:41星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
(2)存储器。544 x 16位片内数据编程寻址RAM. 16K字片内可编程ROM或闪速存储器，最大可寻址空间为224K字。
(3)事件管理器模块 (EV)。 3个16位通用定时器，可工作于6种模式。脉冲宽度调制电路，它由空间向量PWM电路、死区发生器和输出逻辑电路组成，可提供12路PWM输出。正交脉冲编码电路可用于速度和位置检测。
(4)其它片内外设。双通道共32路AD转换模块，转换精度为12位，转换时间可编程设置，最短为。56脚可独立编程复用I0口。基于锁相环(PLL)的时钟模块使外部只要具有2-32M.晶体振荡器即可产生所需的CPU时钟。SCI串行通讯模块可实现与上位机之间的通讯。SPI外围设备接口模块。
(5)灵活简洁的指令集。可在单周期内完成 16X 16位乘法运算和后续的加、减操作。
(6)四种低功耗运行模式，采用基于JTAG扫描的仿真技术。
(7)中断资源丰富，提供了三种8级可屏蔽中断，外部中断为边沿中断。 4.2 PMSM DSP控制系统硬件框图见图4-1
图4-1 PMSM DSP控制系统硬件框图 4.3 电流检测
DSP提供了两个12位AD转换模块，可实现最多32路模拟信号采集。两个AD模块可同时进行转换，保证了被采集量的同相位。本系统应用A\\D模块完成两相定子电流的采集。由于该模块只允许0-5V的模拟输入信号，因此需要对霍尔元件的检测量进行放大和电平迁移。 4.4 转速测量和转子磁极位置检测
由于 DSP提供了丰富并且实用的片上外设资源，所以与常见的处理方法相比，本系统的外部硬件电路只需对码盘的反馈信号进行隔离放大，后续的计算全部由DSP实现，降低了系统硬件设计的复杂程度。用于位置和速度测量的DSP外部接线如图4-2,图中PCA, PCB是从混合码盘上引出的增量式光电脉冲信号，两路信号相位相差90度。C1, C2, C4, C8为从混合码盘得到的反映电机转子磁极绝对位置的光电信号，按格雷码规律变化，下面简称为格雷码信号。隔离放大环节对光电脉冲信号进行整形放大。 整形后的信号，PCA连接到DSP的CAP1,
CAP3管脚，PCB连接到CAP2,CAP4管脚。格雷码信号C1,C2,C4,C8分别接到DSP的4个通用IO端口IOPAO, IOPA1, IOPA2, IOPA3。 Cl同时还连接到外部中断检损组管脚XINT2和XINT3 。C1变化频率是C2的一倍，是C2, C4的四倍。C2, C4同频率，但相位相差90度。
图4-2 伺服系统速度和转子位置测量外部接线 4.5 系统主回路
交流伺服控制的主电路主要是由电力半导体器件组成，在交流伺服控制器的主回路中，电力半导体器件以开关方式工作。电力电子器件发展经历了三个阶段:晶闸管阶段;门极可关断晶闸管(GTO)和大功率晶体管(GTR)阶段;绝缘门极晶体管(IGBT)阶段。近些年来国外厂家推出智能功率模块(IPM)，并为许多用户接受。
本系统的主回路采用智能功率模块(IPM)构成变频装置，IPM的主要特点有: (1)、它是先进的混合集成功率器件，由高速、低耗 IGBT芯片和优化的门极驱动及保护电路构成。
(2)、实现高效的过流和短路保护。IPM还集成了过热和欠压锁定保护电路，系统的可靠性得到进一步提高。IPM在故障情况下的自保护能力，减低了器件在开发和使用中过载损坏机率。
(3)、IPM集成了驱动和保护电路，通态损耗和开关损耗都比较低，因此散热器减小，从而也减小了系统尺寸。
(4)、本论文所设计的主电路如图4-3所示，IPM模块采用日本三菱公司生产的七合一模块，采用电压空间矢量PWM (SVPWM)变频调速方法。
三相空气开关QF1，对其后元件或电路的短路起到保护作用 。并联的三个压敏电阻RV1, 2, 3，对输入浪涌电压有一定限制作用。接触器 KM，其三个主触点用来控制电源的通断，由一个常开触点用来作为准备好应答信号，还有两个常闭触点用来紧急停止时，接通电动机动力线上的两个制动电阻实现能耗制动。PWM变换器主电路的直流电源是三相全波整流电源，因整流器不允许电流流逆向流动，所以在电动机转速由高速到低速的过程中，拖动系统储存的能量不可能通过变流器回馈给电网，只能向滤波电容器 C2充电。这种因回馈能量使电
源瞬时升高的电压称“泵升电压”。泵升电压会过高会影响并联在母线上的所有器件的正常工作，甚至可能烧毁器件，故必须采取措施加以限制。图中的二极管D1、二极管D2、电阻R1和功率三极管VT构成了放电保护电路。
图4-3 主电路结构原理图
5 系统软件设计
5.1 数字调节器
对于调速系统，要求每个调节器的输出都应该加限幅。为避免突加给定和工况突然变化时调节器输出值变化过于剧烈导致系统定子过压、过流，本系统应用的数字PI调节器具有输出限幅功能，结构如图5-1所示。
图5-1 PI调节器结构图 PI调节器工作原理如下:
e(K)= 式(5-1) u(K)= 式(5-2) 式(5-3) u(K) 式(5-4) 式(5-5)
xi(K)?xi(K?1)?Kie(K)?Kcorel(K) 式(5-6)
其中是比例系数,是积分系数,是PI调节器的限幅误差,在计算中反馈给控制调节器积分量,使调节器及时退饱和,. 5.2 电压空间矢量 SVPWM
电压空间矢量控制把逆变器和电机视为一体,按照跟踪圆形旋转磁场来控制PWM电压.SVPWM方法能够大大提高电压利用率,并有良好的谐波特性。
图5-2 电压源型逆变器示意图
三相电压源型逆变器一般由六个功率开关器件组成，如上图所示。将上桥臂和下桥臂的开关状态‘1’表示，关断状态用‘0’表示。由于逆变器的上下桥臂的开关状态互补，所以用上桥臂的三个开关功率器件来表示逆变器的工作状态。功率开关器件的开关状态共有八种组合，分别为；；；；；；；。其中和为‘零矢量’，其余六个矢量将电压空间分为六个扇区。通过八个电压空间矢量的线性组合可以得到一组等幅异相的电压空间矢量，获得一个逼近圆形的旋转磁场。
在任意一个的采样周期通过选择基本电压矢量进行电流控制时，基本电压矢量的作用顺序必须从零矢量开始，并以零矢量结束。
图5-3 基本电压空间矢量 5.3 确定参考电压矢量所在扇区
5.3.1 首先将参考电压从坐标系按下式转变到三相静止坐标系。 式（5-7）
其中是参考电压在坐标系下的分量，为参考电压在三相静止坐标系下的分量。
， ， 式（5-8）
扇区号=A+2B+4C 式（5-9）
5.3.2 根据参考电压所在扇区，选择两个参考电压矢量相邻的基本电压矢量，并计算在采样周期T内这两个电压矢量的作用时间。
设定，。按下式计算出三个中间变量X、Y、Z，然后根据表（5-1）即可得。
?X?3VDCTV?????Y?3/2VDCTV???3/2VDCTV?? 式（5-10） ???Z?3/2VDCTV???3/2VDCTV??表（5-1）给出了X、Y、Z和的对应关系
表（5-1）X、Y、Z和的对应关系 5.4 更新全比较单元比较寄存器，实现SVPWM输出 由上面计算，通过下式可得
?taon?(PWMPRD?t1?t2)/2? 式（5-11） ?tbon?taon?t1?t?t?t?conbon2 其中PWMPRD=T2，T是采样周期，然后按表（5-2）更新相应的比较寄存器
表（5-2）比较寄存器更新原则
下图给出了参考电压矢量在第三扇区时PWM的输出情况，在其他扇区的情况与其相似，其中是零矢量的作用时间。
图5-4 参考电压矢量在第三扇区时PWM的输出情况