半导体论文

发布时间：2025年09月27日作者:aiycxz.cn

## 基于DSP的异步电机变频调速系统设计摘要：本文介绍了基于DSP的异步电机变频调速系统设计，该系统采用TI公司的电机控制专用芯片TMS320F2812DSP为控制器，并采用智能功率模块PM50RLA120构成系统的主电路，最后给出了实验结果。关键词：DSP；变频调速；异步电机引言随着电力电子技术、微电子技术及交流电机控制理论的发展，交流变频调速技术发展十分迅速。高性能的交流调速系统需要现代控制理论的支持和复杂的控制手段，传统的微处理器难以满足实时控制的要求，而DSP的出现为交流调速系统的全数字化实现提供了可能。本文介绍了一种基于DSP的异步电机变频调速系统，该系统采用TI公司的电机控制专用芯片TMS320F2812DSP为控制器，并采用智能功率模块PM50RLA120构成系统的主电路，最后给出了实验结果。系统硬件设计系统硬件结构如图1所示，系统主要由主电路、控制电路、驱动电路、保护电路、检测电路等组成。图1 系统硬件结构图主电路主电路采用交-直-交电压型结构，由整流电路、滤波电路和智能功率模块(IPM)组成。IPM采用三菱公司的PM50RLA120，该模块集成了6个IGBT、6个续流二极管、栅极驱动电路、逻辑控制电路以及欠压、过流、短路、过热等保护电路。该模块采用陶瓷绝缘结构，可以直接安装在散热器上，散热效果好，可靠性高。控制电路控制电路以TMS320F2812DSP为核心，该芯片是TI公司推出的32位定点DSP，主频高达150MHz，处理性能可达150MIPS，片内集成了128K字的FLASH存储器、18K字的SARAM、1K字的OTPROM，以及丰富的外设资源，如事件管理器(EV)、12位A\/D转换器、串行通信接口(SCI)、串行外设接口(SPI)等。TMS320F2812的事件管理器(EV)提供了强大的控制功能，特别适合电机控制。EV模块包括通用定时器、全比较单元、捕获单元以及正交编码脉冲电路等。驱动电路驱动电路采用三菱公司的M57962L专用驱动模块，该模块内部集成了光电隔离电路、驱动电路和保护电路，可以直接驱动IGBT。M57962L的输出电流峰值为±5A，可以驱动600A\/1200V的IGBT模块。保护电路保护电路包括过流保护、过压保护、欠压保护、过热保护等。过流保护通过检测直流母线电流来实现，当电流超过设定值时，保护电路动作，封锁PWM输出。过压保护和欠压保护通过检测直流母线电压来实现，当电压超过或低于设定值时，保护电路动作。过热保护通过检测IPM模块的温度来实现，当温度超过设定值时，保护电路动作。检测电路检测电路包括电压检测、电流检测和速度检测。电压检测通过电阻分压电路将直流母线电压分压后送入DSP的A\/D转换器。电流检测通过霍尔电流传感器将电流信号转换为电压信号后送入DSP的A\/D转换器。速度检测通过光电编码器将电机的转速信号转换为脉冲信号后送入DSP的QEP电路。系统软件设计系统软件采用模块化设计，主要包括主程序、中断服务程序和功能子程序。主程序完成系统初始化、参数设置、故障处理等功能。中断服务程序包括定时器中断服务程序和捕获中断服务程序。定时器中断服务程序完成PWM波形的生成、速度调节、电流调节等功能。捕获中断服务程序完成速度检测功能。功能子程序包括SVPWM生成子程序、PID调节子程序、坐标变换子程序等。 SVPWM生成 SVPWM(空间矢量脉宽调制)是一种优化的PWM调制技术，可以提高直流母线电压的利用率，减少谐波含量。SVPWM的基本原理是将三相电压矢量合成一个旋转的空间电压矢量，通过控制空间电压矢量的幅值和相位来控制电机的转矩和磁链。SVPWM的生成过程包括扇区判断、基本矢量作用时间计算、PWM波形生成等步骤。 PID调节系统采用PID调节器进行速度调节和电流调节。速度调节器采用PI调节器，电流调节器采用PI调节器。PID调节器的参数通过实验整定，以保证系统的动态性能和稳态性能。坐标变换坐标变换包括Clarke变换和Park变换。Clarke变换将三相静止坐标系下的电流变换到两相静止坐标系下的电流。Park变换将两相静止坐标系下的电流变换到两相旋转坐标系下的电流。坐标变换的目的是将交流量转换为直流量，便于进行控制。实验结果为了验证系统的性能，