常见的AC/DC/AC变频器，是对输出部分进行变频、变压调理，并且在多种逆变操控技能中，使用最广泛的一种逆变操控技能是正弦脉宽调制(SPWM)技能。在变频调速体系中，使用DSP作为操控芯片以完结数字化操控，它既提高了体系可靠性，又使体系的操控精度高、实时性强、硬件简略、软件编程简单，是变频调速体系中最有发展远景的研讨方向之一。
TMS320LF2407A芯片简介
TMS320LF2407A 是TI公司专为电机操控而规划的单片DSP操控器。它具有高功能的C2XLP内核，选用改进的哈佛结构，四级流水线操作，它不只具有强壮高速的运算才干，并且内部集成了丰厚的电机操控外围部件，如事情办理器EVA、EVB各包含3个独立的双向定时器;支撑发生可编程的死区操控PWM输出;4个捕获口中的2 个可直接衔接来自光电编码器的正交编码脉冲;2个独立的10位8路A/D转化器可一起并行完结两个模仿输入的转化;片内的串行通讯接口可用于与上位机通讯;片内串行外设口用于与外设之间通讯;40个可独立编程的复用I/O口能够选配成键盘输入和示波器显现的输入/输出口。这些为完结沟通电机变频调速操控供给了极大的便当。
体系总体方案及硬件电路
图 1为体系硬件框图。在本体系中，以TMS320LF2407A为首要操控芯片，逆变器选用SPWM调制操控方法完结变频操控算法，体系硬件由主电路、显现电路、键盘输入电路以及检测与维护电路等组成。DSP首先从键盘收集需求的频率信号，接着经过运算发生相应的SPWM信号，经过光耦传给驱动电路再操控逆变桥中的功率管导通与关断，一起收集主电路中的有关信号并判别有无毛病输出。若有毛病则关断DSP的SPWM输出，然后关断主电路。
1、主电路组成
图2为体系的主电路，由整流电路、滤波电路和逆变电路3部分组成。整流电路为三相不可控整流桥，由它将380 V、50 Hz沟通电整流变换成脉动直流电。电路中选用滤波电容进行滤波，滤去电压纹波，一起滤波%&&&&&%还在整流电路与逆变器之间起去耦效果，以消除彼此搅扰。整流后的直流电压平均值为UO=1.35U2≈1.4U2=540 V.U2为沟通侧电压有效值。考虑到输入三相电有10%的动摇，所以UO=500~560 V.主电路图中的功率器材G1、G2、G3、G4标明是IGBT器材，其类型是MG50Q2YS40,耐压值为1 200 V,操控电压为土20 V,电流为50 A.R1为限流电阻，避免冲击电流对IGBT的危害。L1、L3为共模滤波器，HL1、HL2为电流霍尔元件，其效果为检测主电路的电流值，作为维护电路的输入信号;别的还用到电压霍尔元件，检测电压值，作为维护电路的输入信号和电压反应信号，组成电压负反应。选用SPWM技能操控的4个IGBT进行逆变，输出的沟通电经过变压器变压后，再用LC滤波器进行滤波，输出220 V频率可变的沟通电。
2、驱动与维护电路
图 3为驱动电路原理。本体系逆变电路功率器材选用IGBT芯片，因而驱动电路选用4片三菱公司出产的驱动模块M57962L.该驱动模块为混合%&&&&&%，将 IGBT的驱动和过流维护集于一体。图3中M57962L的13脚接DSP的PWMl(其他3片M57962L别离接PWM2、PWM3、 PWM4)，14脚接地，1、6脚别离接电源。别的，M57962L选用的是低电压驱动，即只要13脚输入负电位时才干驱动M57962L.这样做的长处在于避免呈现搅扰，当呈现搅扰波形时，选用低电平驱动的M57962L不能驱动。别的在关断过程中，假如电压改变过大，则会发生擎住现象，使IGBT失控，引起上下桥臂直通，因而，选用RC缓冲电路来按捺过电压和电压改变率du/dt.
体系的数字完结
体系逆变器部分选用SPWM规矩采样算法，其基本思想是使输出的脉冲按正弦规矩改变，这样下降输出电压中的谐波重量，使输出电压更接近于正弦波。为了便于数字完结，用规矩采样法生成SPWM脉冲序列，其原理如图4所示。因为三角载波频率比正弦波频率高许多，所以将三角载波uc的一个周期内的正弦调制波ut看作不变，这样在一个三角波周期，只需在B点取样一次，便可使生成的SPWM脉冲中点与对应三角波的中点(A点)重合，然后使SPWM脉冲的核算大为简化。设uc的幅值为1,正弦调制信号ut=Msinωtt,其间O≤M<1(M为调准则)。因为△ABC~△EDA,故有：
正弦函数值选用查表的方法求出。别的在每段的同步调制中取N为3的倍数。
软件程序规划是逆变操控电路规划的中心。本体系软件首要包含：主程序、中止服务程序、PI调理程序、显现程序等。图5为主程序流程，图6为中止程序流程。在主程序中，完结DSP体系及外部设备初始化，I/O操控信号办理及正弦波信号发生和处理等。在中止程序中，完结电流、电压检测，PI调理核算，核算恒压频比下的调准则M和频率值，正弦波处理并给比较器CMPRl赋值等。
图7为同一桥臂上下管PWMl与PWM2波形。由图可见，上下桥臂设置了2μs的死区时刻，以确保逆变电路的安全作业。图8为DSP宣布的PWM波形， (1)、(2)为两个互补的等幅不等宽的脉冲信号。其间高电平为+5 V,低电位为O V,脉冲宽度是依照正弦规矩改变的。因为M57962L芯片选用的是负电位驱动，所以要选用电平转化电路。图9为终究驱动IGBT的SPWM波形(转化后的SPWM波形)，从图中能够看出，波形的宽度是依照正弦规矩改变的。图10(a)、(b)别离为f=200 Hz和f=300 Hz时的输出电压波形。试验结果标明，输出电压波形质量好，总谐波畸变率低。
定论
本规划使用TMS320LF2407A芯片选用SPWM操控技能，完结了将380 V、50 Hz的沟通电源变换成输出220 V、频率为100~400 Hz可调的沟通电源。经过对样机的实践丈量标明，输出波形质量杰出，战胜了曩昔这类电源选用体积大的中频变压器时呈现的噪声大、呼应慢、波形畸变严峻等缺陷。
根据DSP的数字操控技能能大大改进产品的一致性，战胜模仿操控带来的产品功能分散性，一起增强了操控的柔性，简化了体系结构，提高了整个体系的稳定性和可靠性，有较好的使用远景。
