基于TMS320F2812三相異步電動機變頻控制實現研究

孫廣全(中油長城鉆探工程有限公司 遼寧盤錦 124010)

隨著科學技術的不斷進步，人們對現代加工工藝提出的要求越來越高，使得很多機械設備在實現其控制精度的不斷提高。因此，電機轉速控制也需要更進一步的發展來適應更高的要求。目前，應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構簡單、成本較低、效率高等優點。目前三相異步電動機進行調速的主要方法就是變頻調速，其變頻器主要是采用DSP技術的控制單元，TMS320F2812系列芯片是最近幾年開發專用電氣控制的DSP芯片，TMS320F2812芯片的EV模塊的控制功能十分強大，非常適合應用于電機控制和運動控制等領域。

一、變頻控制原理

基于TMS320F2812的三相異步電機的變頻調速裝置有三個部分，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，會經過濾波而傳送到逆變器中，然后再通過控制逆變器來產生三相電源。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，還有七個IGBT與七個快速功率二極管，一個IGBT作為開關管用于動力制動。另外，還有六個回饋二極管與IGBT并聯而組成的三相橋臂。除此之外，還有對異常情況進行檢測的相關單元、各種IGBT的驅動電路等。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，也就是功率驅動保護引腳，以提供相應保護[1]。

二、控制電路原理與技術實現

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個開關管，一般都會根據其不同組合來實現不同的脈沖序列輸出，然后在電機定子繞組內實現三相正弦交流電流的生成，還可以實現對永磁同步電機和交流電機的控制。

2.TMS320F2812的SVPWM技術實現

最近，T1公司推出的TMS320F2812是一款性能比較高的DSP，專門用于數字電機控制之中。TMS320F2812具有微控制器外設模塊，而且比較豐富，使得控制系統應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，具有內置硬件電路，而該內置硬件電路則是由對稱空間矢量WM波形產生，空間矢量波形操作非常簡單[2]。

三、采樣電路的實現

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，然后在經過施密特電路整形之后，輸出的兩路脈沖信號會經過光耦而被送入到TMS320F2812的QEP中，也就是正交編碼脈沖單元，在經過內部四倍變頻后，要使用TMS320F2812中的通用定時器T3對脈沖計數，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，在設計時，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、軟件設計

在軟件設計系統中，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置，如CMPR1、CMPR2和CMPR3，從而為下一個調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，同時進行相應的故障處理，然后再進行顯示更新。

結束語

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則充分利用了該性能，有效地實現了對基本邏輯的控制。同時，利用TMS320F2812的事件管理器 EV模塊有效地實現了空間矢量WM波形和變頻控制。根據實踐證明，基于TMS320F2812的三相異步電動機變頻調速系統可以在各種負載下發揮較佳的調速性能。

[1]趙振，李紅梅，王曉晨.基于TMS320F2812及IPM的異步電動機變頻調速系統硬件設計[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分析[J].裝備制造技術，2008(5):26-27.

[3]張薔，等.基于TMS320C2812的交流變頻調速系統的設計[J].節能，2005，(7):15-18.