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基于TMS320LF2407的小型变频器设计​
发布时间:2015-11-24 09:34:14 来源:
该变频器具有体积小,构造简略,操控灵敏的特色,能够满意对调速请求高的场合。

  刖言跟着电力电子技能和微机操控技能的迅速开展,沟通变频调速体系的功用指标己完全能够与直流调速相媲美,沟通调速正在逐渐替代直流调速。

  现在,作为变频调速体系中心部件的变频器有两个研讨热门:一是将变频器的功率做的更大,满意超大功率场合调速拖动的需要;二是将功率做到更小,满意小功率、超小功率场合的需要。向大功率方向拓展所要处理的首要难题是进步可靠性和安稳性,向超小功率方向拓展要处理的首要难题是进步性价比。而计算机技能和专用操控芯片的开展,使得进步小功率变频器的性价比成为可能。小功率格外是超小功率变频器的运用目标遍及各行各业,例如在各种小型变频家用电器、小型的纺织生产线、输送带、压缩机、磨粉机、搅拌器、送风机、测试台以及风洞等方面均有运用,一旦推行,必将发作可观的经济效益和社会功率。

  因为从前的变频器大多选用单片机作为操控中心,而单片机存在着运算速度慢、不易完结杂乱操控算法、外围电路杂乱等缺陷,跟着调速请求的进步,依据单片机操控的变频器,己不能满意实际需要,而数字信号处理器则具有运转频率更高且集成很多外围操控电路等特色,十分合适进行电机操控。

  本研讨拟选用变频器交-直-交电压型逆变电路的电机操控专用高速数字信号处理器(DSP)TMS320LF24074和具有强壮的运算功用,能够高效完结电机实时操控算法7,进行小型变频的规划,然后降低成本。

  TMS320LF2407的特色与变频器体系的构成规划的小功率变频器体系选用TI公司的TMS320LF2407处理器作为中心操控芯片,运用它丰富的外围电路,强壮的功用来完结一切的作业、操控和相应的维护功用,该芯片首要有以下特色:选用高功用静态CMOS技能,使得供电电压降到3.3V,削减了操控器的功耗;40MIPS的履行速度使指令周期缩短到25ns,然后进步了操控器的实时操控才能和响应速度。

  片内有高达32K字16位的Flash程序存储器,高达2.5K字16位的数据/程序RAM,544字的双端口RAM,2K字的单口两个事情办理器模块EVA和EVB,每个模块包含:2个16位的通用定时器,8个16位的脉宽调制(PWM)通道。它们能够完结三相反相器操控,PWM的对称和非对称波形,当外部引脚PDPINTx呈现合理论。

  低电平时,DSP疾速关断PWM输出,可编程的PWM死区操控能够防止上下桥臂一起导通;3个捕获单元,片内光电编码器接口,16通道A/D变换器。事情办理模块合适操控沟通感应电机、无刷直流电机、开关磁阻电机、步进电机、多极电机和逆变器。

  可拓展的外部存储器,共有192K字空间,便利了程序的调试。

  看门狗定时器模块(WDT),监测体系的运转状况,进步了体系的可靠性。

  5个外部中止(两个功率驱动维护、复位和两个可屏蔽的中止),当查看到直流母线上呈现过流时,经过PDPINT使TMS320LF2407经过内部硬件主动封闭六路PWM输出,一起请求中止对毛病作进一步的处理。

  电源办理包含有3种低功耗形式,能独立将外设器材转入低功耗作业形式,削减体系的功耗。

  10位A/D变换器的最小变换时刻为500ns,大大进步了A/D的采样和变换速度|91.能够用来查看变频器输出的电压和电流及其它相关信号,显现在操控面板上。当输出电压和电流呈现异常时,经疾速采样和变换后,调用相应的处理程序,做进一步的处理,调整变频器的输出。因为选用了高速DSP芯片和疾速A/D,缩短了DSP响应和处理维护电路信号的时刻,防止形成更大的丢失。

  其间,事情办理模块是完结变频调速的要害,也是该变频器规划的首要特色。运用该芯片的事情办理模块,能够十分便利地输出调速所需的变频、变压的同步PWM波形,作为三相逆变器的驱动信号,逆变器的输出驱动三相感应电机,构成了最简洁的变频调速体系。运用芯片的功率驱动维护中止,能够构成相应的维护电路。当输入电压过高,三相逆变器输出电流过大,TMS320LF2407会当即封闭PWM波形输出,能够维护功率器材。该变频器输入为常用的50Hz、220V沟通,故格外适用于小功率及超小功率调速场合。变频器的操控面板选用专用的键盘和显现芯片HD7279101.为降低成本,辅佐开关电源有些选用报价低、功用杰出、外围元件少的UC32|n|.变频器的原理框图如所示。

  频器的操控中心。它能够输出具有可编程死区操控的PWM波形,PWM波形的死区是为了防止同一桥臂的上下功率管一起导通形成短出三对互补的PWM信号经光电阻隔后,输入到IGBT的驱动电路,然后驱动带有续流二极管的六单元IGBT模块,依据不一样占空比的PWM波形,能够输出具有变频、变压的三相沟通输出,直接驱动三相小功率沟通感应电机。

  2主电路有些是主电路框图,首要构成模块如下:整流电路。选用单相的220AC作为输入电源,整流电路选用单相全波整流桥。由可知,输入的220VAC经过整流滤波后可得到光滑的高压直流,该直流作为三相逆变器的输入电压。

  过电压、过电流查看单元。查看整流滤波电容两头的电压及其直流回路的电流,信号经过变换后连接到DSP芯片功率驱动维护管脚。当过电压、过电流等发作时,TMS320LF2407能够将PWM输出引脚置为高阻态,使逆变器中止作业,然后供给相应的安全维护,防止形成更大的丢失,一起请求中止对毛病作进一步的处理。

  光电阻隔和功率驱动电路。因为信号是高速改变的,光电阻隔选用6N137疾速光耦,以满意体系的诉。功翻动:芯片选用三件0它的输出信号可直接驱动镨模块小功率变频器原理框图流二极管的六单元IGBT模块构成,把整流桥整流后的直流电,再逆成为频率、幅值都可调的沟通电,这是变频器完结变VAC频的履行环节,也是变频器的中心。

  与查看模块。逆变器输出的电压和电流经TMS320LF2407采样和变换后,能够实时显现在操控面板上。一起,当逆变器作业不正常,输出电压和电流异常时,TMS320LF2407也能够调用相关子程序,操控逆变器的运转。

  3操作面板有些该小功率变频器供给了简略易操作的操控面板,具有杰出的人机界面。面板上有丰富的按键和显现模块,经过面板能够对变频器的发动和中止进行操控,能够在线设置变频器运转形式,交互式设定参数,并能够显现各种错误代码,便利维护操作。

  在体系中,TMS320LF2407选用中止方法来承认按键值,选用中止能够削减DSP对HD7279的拜访次数,削减对DSP的占用,一起使得程序运转更有功率,进步体系的实时响应才能。DSP和HD7279的连线有数据线、时钟线、片选信号和中止线。当有按键操作时,HD7279的中止引脚发作一个低电平,DSP响应当中止,并调用相应的中止处理程序,判别所按的按键,并依据按键值做进一步的操作。在该变频器中,运用4个数码管显现变频器的各种运转状况,显现对变频器的各种设置。因为HD7279能够支撑64个按键和多于8位的数码管显现,因而对没有用到的按键和数码管,能够不连接,不会影响到键盘的运用。

  4辅佐开关电源有些辅佐开关电源能够输出+5V、+5V、+15V等多路直流电压,为DSP和体系的别的元器材供电。因为TMS320LF2407的作业电压是3. 3V,有必要在体系中加一个电源变换芯片,这儿选用TI公司的TPS7301芯片,接上恰当的外围电阻,构成电阻分压器,就能够得到3.3V的输出电压。因为体系选用了光电阻隔器材,为确保杰出的接地,有必要为体系供给两路独立的+5V电源。是开关电源的原理框图。

  在该电路中,选用独自的220VAC作为输入,这么能够防止输入电压和主电路电流的动摇,影响DSP处理器和其它元器材的正常作业。因为选用了高速实时数字信号处理器TMS320LF2407和其它灵敏的电子元器材,为进步变频器的安稳性,对开关电源的质量提出较高的请求。为满意体系对开关电源的需要,选用了以下措施:首要,开关电源有些选用专用的整流滤波电路,不共用主电路的整流模块,能够削减电网电压动摇和主电路中电流的动摇对开关电源的影响。其次,对开关电源的PWM脉宽调制操控器集成电路,选用报价低、功用杰出、外围元件少的UC3842,也能够降低成本。实验证实该开关电源能够输出变频器所需的安稳高质量的直流电压,能够使变频器安稳的作业。

  开关电源原理框变频器的软件规划变频器的操控功用由TMS320LE2407的软件有些来完结,包含主程序和中止效劳程序。变频器的软件具有以下几个功用:PWM信号的发作、模拟信号的采集与处理、毛病处理、人机界面通讯和参数设定的处理以及运转形式的选择。

  依据变频器的作业原理和特色,其软件流程图如所示。

  主程序对体系进行初始装备,完结初始化后,进入主循环,开始正常的作业方法。当DSP查看到有中止的发作时,依据中止的类型,调用中止子程序,能够完结参数设置、运转方法设置、报警、维护等功用。

  6结束语这篇文章所规划的小功率变频器是以TI公司的TMS320LF2407的运用远景。运用该芯片的串行通讯接口模块(SCI),还能够实集中操控。

  本体系理论功用指标如下:输入:单相沟通输入,电压动摇软件流程图+20%c,频率规模:50~60Hz.输出:三相0~到电机额外电压。输出频率规模:0~ 400Hz.输出频率精度:0. 01%c最高频率。