专利名称：一种交-交变频数字矢量控制调速系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交-交变频数字矢量控制调速系统，属于数字电路控制技术领 域。
背景技术：
目前，交流电动机数字控制系统的设计主要包括控制系统方案的选择；主电路 的拓扑结构的设计；选择各变量的检测元件及变送器；数学建模及控制算法的确定；控制 芯片的选择；系统的硬件设计，包括与CPU相关的电路、外围电路、接口电路、逻辑电路、主 电路的驱动保护等；系统的软件设计等几个方面。
一般设计采用矢量控制策略，对感应电机进行交-交变频调速控制。CPU采用TI公 司的C28X系列的DSP。研究设计了感应电机交-交变频数字矢量控制系统的硬件系统，在此 基础上设计了系统主要软件流程。由于DSP芯片是以数字信号处理为基础，因此具有数字 处理的全部优点计算速度快，MAC(—次乘法和一次加法)所需要的时间在IOns以下；精 度高；稳定性好，DSP芯片以数字处理为基础，受环境的影响较小，可靠性高；接口方便，DSP 芯片与其他以现代数字信号处理为基础的系统或者设备都是相互兼容的，便于与其他设备 接口 ；编程方便，DSP芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便地对软件进行修改和升级； 可重复性好，模拟系统的性能受元器件的参数影响，性能变化比较大，而数字系统基本不受 影响，因此数字系统便于调试和大规模生产。由于矢量控制系统比较复杂，运算量大，特别 是数字控制要求系统实时性比较好，采用单个DSP难以很好地实现任务。发明内容
本发明目的是针对单个DSP矢量控制系统难以较好的实现系统实时性，等复杂运 算，本发明为实现上述目的，采用如下技术方案一种交-交变频数字矢量控制调速系统， 包括计算机控制部分、换相逻辑及触发脉冲生成部分、数据采集及输出部分、脉冲放大部 分、主回路部分，其中，计算机控制部分包括，主计算机DSP1、从计算机DSP2，数据采集及输 出部分包括，包括控制电源模块、同步信号处理、定子电压电流测量、轴编码器，主回路部分 由三组反并联的全控桥，感应电机、三组整流变压器组成；控制电源模块输入端分别与3个 整流变压器一端和同步变压器输入端相连，同步变压器的输出端连接同步信号处理，电源 模块输出端分别与主计算机DSPUin RAM、从计算机DSP2以及触发块1#、触发块2#、触发 块3#输入端连接，其中，主计算机DSPl、|n RAM、从计算机DSP2两两双向连接，同步信号 处理、从计算机DSP2分别与触发块1#、触发块2#、触发块3#的输入端双向连接，触发块1#、 触发块2#、触发块3#的输出端与脉冲放大输出的输入端相连,脉冲放大输出的输出端分别 接三组反并联的全控桥，三组整流变压器分别与三组反并联的全控桥相连，三组反并联的 全控桥另一端与感应电机相连，感应电机中的轴编码器与主计算机DSPl连接，感应电机另 一端连接定子电压电流测量的输入端，定子电压电流测量的输出端接交流电量处理的输入 端，交流电量处理的输出端分别与主计算机DSP1、从计算机DSP2相连。
本发明的有益效果是由于矢量控制系统比较复杂，运算量大，特别是数字控制要 求系统实时性比较好，采用单个DSP难以很好地实现任务，采用双DSP协调完成交-交变频 矢量控制系统的各项功能，极大地降低了板级空间及系统成本，并可使系统的实现更简单、 更高效和更经济。
图1交-交变频数字矢量控制调速系统原理框图2交-交变频器一相主电路；
图3DSP与双口 RAM的接口原理图4从DSP与CPLD接口电路。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案实现方法进行说明
本发明以TI公司的定点DSP-TMS320F2812为控制器进行感应电机交-交变频调 速系统的矢量控制的设计。由于矢量控制系统比较复杂，运算量大，特别是数字控制要求系 统实时性比较好，采用单个DSP难以很好地实现任务，本设计采用双DSP协调完成交-交变 频矢量控制系统的各项功能。
图1系统的硬件原理框图所示，主要由几个部分组成
第一，计算机控制部分，由主、从DSP来实现。
主DSP主要完成如下功能磁链观测环节、三相电压和电流的旋转变换、速度闭环 调节、磁链闭环调节、直流电流闭环调节、前馈电压给定计算。从DSP主要完成如下功能三 相交流电流、电压给定值计算、三相交流电流调节运算、电流的断续补偿、计算触发角并向 触发模块发送。
第二，换相逻辑及触发脉冲生成部分，这部分由CPLD来实现，CPLD根据接收到的 数据以及电源状态等信号进行换相逻辑判断、脉冲的生成与分配。
第三，数据采集及输出部分，包括电源状态、同步信号、定子电压、电流模拟量的采 集和数字量的采集以及脉冲编码器信号的采集。数字量通过光电隔离电路输入、输出。模 拟量的采集直接采用DSP内部集成ADC，片内ADC精度为12位，满足系统高精度，单个通道 转换速度为200ns,流水转换速度为60ns,高速转换可以减轻顺序采样造成的滞后影响。
第四，脉冲放大部分，由触发模块输出的脉冲已经是调制后的脉冲，该信号经过光 电隔离、放大电路、脉冲变压器，把生成的强脉冲列加到晶闸管的门控端。
第五，主回路部分，主回路主要由三组反并联的全控桥,感应电机、三组整流变压 器等构成。
具体的，包括计算机控制部分、换相逻辑及触发脉冲生成部分、数据采集及输出 部分、脉冲放大部分、主回路部分，其中，计算机控制部分包括，主计算机DSP1、从计算机 DSP2，数据采集及输出部分包括，包括控制电源模块、同步信号处理、定子电压电流测量、轴 编码器，主回路部分由三组反并联的全控桥，感应电机、三组整流变压器组成；控制电源模 块输入端分别与3个整流变压器一端和同步变压器输入端相连，同步变压器的输出端连接 同步信号处理，电源模块输出端分别与主计算机DSPUin RAM、从计算机DSP2以及触发块1#、触发块2#、触发块3#输入端连接，其中，主计算机DSPl、双口 RAM、从计算机DSP2两两双向连接，同步信号处理、从计算机DSP2分别与触发块1#、触发块2#、触发块3#的输入端双向连接，触发块1#、触发块2#、触发块3#的输出端与脉冲放大输出的输入端相连，脉冲放大输出的输出端分别接三组反并联的全控桥，三组整流变压器分别与三组反并联的全控桥相连，三组反并联的全控桥另一端与感应电机相连，感应电机中的轴编码器与主计算机DSPl 连接，感应电机另一端连接定子电压电流测量的输入端，定子电压电流测量的输出端接交流电量处理的输入端，交流电量处理的输出端分别与主计算机DSP1、从计算机DSP2相连。·
图2中，三相输出交-交变频器均采用六脉冲无环流主电路形式。其中一相交-交变频器的主电路如图3.3所示[19]。VTl VT6组成正组桥，VTl' VT6'组成反组桥，两个桥反并联组成可逆整流电路。交流电源来自整流变压器的二次侧。
图3中，主、从DSP间的数据交换是通过双口 RAM实现的。另外，在主从DSP 之间还通过一些控制信号线进行联络、协调工作。双口 RAM采用美国IDT公司的 IDT7024-4KX16bit高速双端口静态RAM，该芯片的访问时间为25ns 55ns。双口 RAM与主、从DSP的接口。
双口 RAM提供两路独立的端口，分别与两个DSP的XINTF相连接，每个端口都有独立的地址总线、数据总线以及控制线，可以独立地存取任意存储单元。当两个端口同时访问同一个存储单元时会出现冲突，双口 RAM提供了三种解决冲突的方法中断判优、硬件判优、令牌判优[46’48]。设计中采用硬件判优的方法来解决竞争现象当主、从DSP同时访问双口 RAM的某个存储单元时，芯片内部的仲裁机构仅根据片选信号@到达的时间的微小差别来决定哪个端口具有优先访问权。具有优先权的一侧输出高电平，另一侧的输出低电平有效信号，瓦茂 有效则该端口对存储单元的存取无效。
图4中，从DSP向三片触发器发送触发角信息、数据装载信号、电流给定值极性等信号，触发器根据这些信号生成并发出脉冲。
权利要求
1. 一种交-交变频数字矢量控制调速系统，包括计算机控制部分、换相逻辑及触发脉冲生成部分、数据采集及输出部分、脉冲放大部分、主回路部分，其特征在于，其中，计算机控制部分包括，主计算机DSPl、从计算机DSP2，数据采集及输出部分包括，包括控制电源模块、同步信号处理、定子电压电流测量、轴编码器，主回路部分由三组反并联的全控桥，感应电机、三组整流变压器组成；控制电源模块输入端分别与3个整流变压器一端和同步变压器输入端相连，同步变压器的输出端连接同步信号处理，电源模块输出端分别与主计算机DSPUin RAM、从计算机DSP2以及触发块1#、触发块2#、触发块3#输入端连接，其中，主计算机DSPUin RAM、从计算机DSP2两两双向连接，同步信号处理、从计算机DSP2分别与触发块1#、触发块2#、触发块3#的输入端双向连接，触发块1#、触发块2#、触发块3#的输出端与脉冲放大输出的输入端相连，脉冲放大输出的输出端分别接三组反并联的全控桥，三组整流变压器分别与三组反并联的全控桥相连，三组反并联的全控桥另一端与感应电机相连，感应电机中的轴编码器与主计算机DSPl连接，感应电机另一端连接定子电压电流测量的输入端，定子电压电流测量的输出端接交流电量处理的输入端，交流电量处理的输出端分别与主计算机DSP1、从计算机DSP2相连。
全文摘要
本发明公布了一种交-交变频数字矢量控制调速系统，包括计算机控制部分、换相逻辑及触发脉冲生成部分、数据采集及输出部分、脉冲放大部分、主回路部分构成；其特点在于由于矢量控制系统比较复杂，运算量大，特别是数字控制要求系统实时性比较好，采用单个DSP难以很好地实现任务，本发明采用双DSP协调完成交-交变频矢量控制系统的各项功能，极大地降低了板级空间及系统成本，并可使系统的实现更简单、更高效和更经济。
文档编号H02P27/16GK103001580SQ20111027227
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者钱国东 申请人:无锡市幅瑞自动化科技有限公司