SPMC75實(shí)現(xiàn)交流變頻驅(qū)動控制

1、SPMC75實(shí)實(shí)現(xiàn)交流變頻頻驅(qū)動控制摘 要：變頻驅(qū)驅(qū)動技術(shù)已深深入我們生活活的每個(gè)角落落，如變頻空空調(diào)、冰箱、洗洗衣機(jī)等家電電?，F(xiàn)在變頻頻驅(qū)動主要使使用PWM合合成驅(qū)動方式式，這要求其其控制器有很很強(qiáng)的PWMM生成能力。 SPMC75系列單片機(jī)是由凌陽科技設(shè)計(jì)開發(fā)的16位微控制器芯片，具有變頻專用的PWM發(fā)生模塊，其內(nèi)核采用凌陽科技自主知識產(chǎn)權(quán)的nSP微處理器。SPMC75系列單片機(jī)集成了能產(chǎn)生變頻電機(jī)驅(qū)動的PWM發(fā)生器、多功能捕獲比較模塊、BLDC電機(jī)驅(qū)動專用位置偵測接口、兩相增量編碼器接口等硬件模塊；以及多功能I/O口、同步和異步串行口、ADC、定時(shí)計(jì)數(shù)器等功能模塊，利用這些硬件模塊支持，

2、SPMC75可以完成諸如家電用變頻驅(qū)動器、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)變頻驅(qū)動器、多環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)等復(fù)雜應(yīng)用。本文介紹采用SPMC75F2413A實(shí)現(xiàn)交流變頻驅(qū)動控制的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：SPMC75 VVVF 交流變頻1 引言系系統(tǒng)輸入電源源電壓為ACC110V/AC2200V，經(jīng)全波波整流后供系系統(tǒng)使用。系系統(tǒng)使用Suunpluss公司的SPPMC75FF2413AA產(chǎn)生AC三三相異步電機(jī)機(jī)的VVVFF控制所需的的SPWM信信號,并完成成 系統(tǒng)控制制。使用智能能功率模塊實(shí)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的功功率驅(qū)動。在在AC2200V輸入時(shí)，系系統(tǒng)最大能驅(qū)驅(qū)動1.5KKW的負(fù)載。系系統(tǒng)的變頻區(qū)區(qū)間為2Hzz200HHz。2 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)結(jié)

3、構(gòu)構(gòu)如圖2-11所示，主要要由變頻電機(jī)機(jī)、電源供給給、IPM功功率放大、IIPM隔離驅(qū)驅(qū)動、SPMMC75F24113A組成的的控制核心幾幾部分構(gòu)成。圖 2-1 系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3 感應(yīng)馬達(dá)VV/F控制33.1 功能能描述利利用SPMCC75F24113A的TMMR3實(shí)現(xiàn)AAC三相異步步電機(jī)的V/F開環(huán)控制制。使用DDDS（直接數(shù)數(shù)字頻率合成成）的方式產(chǎn)產(chǎn)生控制所需需要的三相SSPWM。根根據(jù)電機(jī)的VV/F曲線隨隨頻率自動調(diào)調(diào)整輸出電壓壓的大小。由由于DDS固固有的特點(diǎn)，在在進(jìn)行頻率調(diào)調(diào)整的過程中中相位是連續(xù)續(xù)的，用戶可可以在任何時(shí)時(shí)候更改輸出出頻率而不需需關(guān)心當(dāng)前的的相位問題。同同時(shí)，用戶可可以

4、根據(jù)自己己需要更換波波形數(shù)據(jù)表而而實(shí)現(xiàn)非正弦弦的波形輸出出。3.2 設(shè)計(jì)原原理3.2.1 感應(yīng)馬馬達(dá)V/F控控制原理在電機(jī)調(diào)速速時(shí)，最重要要是要保持磁磁通為額定值值不變。在直直流電機(jī)中，勵勵磁系統(tǒng)獨(dú)立立，只要對電電樞進(jìn)行合適適的補(bǔ)嘗，保保持不變很容容易。而在交交流異步電機(jī)機(jī)中，磁通是是定子和轉(zhuǎn)子子的磁勢合成成的。而且滿滿足：（3-1）式中中：-氣隙隙磁通在定子子每相中的感感應(yīng)電動勢的的有效值；-定子頻率率；-定子子每相繞組的的串聯(lián)匝數(shù)；-基波繞繞組系數(shù)；-每極氣隙隙磁通量；由式（22-1）可可知，只要控控制好和，便便可達(dá)到控制制磁通的目的的，為此，得得考慮基頻以以下和基頻以以上兩種工作作情況。

5、1.基頻以下調(diào)調(diào)速由式（22-1）可可知，只要保保持為常值，就就可以保持不不變。但是，繞繞組中的感應(yīng)應(yīng)電動勢是很很難直接控制制的，在電動動勢較高時(shí)可可以忽略定子子繞組的阻抗抗壓降而認(rèn)定定，則有 = 常值；在在低頻時(shí)和都都比較小，這這時(shí)不能忽略略，可以人為為的抬高去補(bǔ)補(bǔ)嘗定子繞組組的阻抗壓降降。2.基頻以上調(diào)調(diào)速當(dāng)基基頻以上調(diào)速速時(shí)，頻率往往上升高，但但卻不能比額額定電壓還要要大，頂多只只能使 =。因因此，由式（33-1）可可知，這將迫迫使磁通與頻頻率成反比，相相當(dāng)于直流電電機(jī)弱磁升速速的情況。將將以上二種情情況結(jié)合起來來就可以得到到異步電機(jī)如如圖 3-11所示的變頻頻調(diào)速特性。同同時(shí)這也是變變

6、頻電機(jī)調(diào)速速的V/F曲曲線圖。在實(shí)實(shí)際運(yùn)用中，VV/F開環(huán)控控制也是沿著著這條曲線進(jìn)進(jìn)行的。圖 3-1 三三相感應(yīng)電機(jī)機(jī)的V/F曲曲線3.2.2 正正弦波生成原原理要使使三相感應(yīng)馬馬達(dá)正常運(yùn)行行，需要使其其電樞繞組通通以三相交變變電流，以產(chǎn)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁場。產(chǎn)生生三相交變電電流的方法有有很多，本例例中使用SPPWM來產(chǎn)生生三相正弦電電流。圖 33-2 是三三相SPWMM生成原理圖 3-2 三三相SPWMM生成原理本例使用用DDS（直直接數(shù)字頻率率合成）的方方式產(chǎn)生SPPWM。如圖圖3 -3 所示，整個(gè)個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)個(gè)典型的DDDS頻率合成成系統(tǒng)，只不不過用PWMM發(fā)生模塊去去替換了傳統(tǒng)統(tǒng)的DA

7、C。在在本系統(tǒng)中波波形數(shù)據(jù)表的的大小為10024點(diǎn)，PPWM載波頻頻率為10KKHz。波形形數(shù)據(jù)表取11024點(diǎn)一一是為了計(jì)算算方便，因?yàn)闉樵谙辔焕奂蛹雍蟛楸淼倪^過程中有一個(gè)個(gè)相位截取的的操作（我們們的相位累加加器是16位位的，而波形形數(shù)據(jù)表是11024點(diǎn)-10位），為為了加快這一一處理過程，選選用以大小的的表有利于加加快處理過程程，以盡量節(jié)節(jié)約CPU的的運(yùn)算時(shí)間。同同時(shí)當(dāng)波形數(shù)數(shù)據(jù)表為10024點(diǎn)時(shí)，波波形發(fā)生過程程中的理論的的最大相位誤誤差這樣加上上軟件處理過過程中引起的的一些相位抖抖動，最大的的相位誤差也也不會超過。同同時(shí)，在三相相同時(shí)產(chǎn)生時(shí)時(shí)，由于表的的大小是，不不是3的整數(shù)數(shù)倍，因此

8、代代表和相位差差的常數(shù)會有有的誤差，會會使三相之間間的相位關(guān)系系不是整好的的和，但誤差差不會超過。還還有，較大的的數(shù)據(jù)表有利利于保證低頻頻時(shí)的波形精精度。圖 3-3 三三相SPWMM生成原理圖圖注意：本例所討論論的一些公式式都是保證波波形的幅度精精度比相位精精度高情況。實(shí)實(shí)際上，當(dāng)幅幅度精度變差差時(shí)，相位誤誤差會變大。本本例中的波形形數(shù)據(jù)表不限限于標(biāo)準(zhǔn)的正正弦表，用戶戶可以根據(jù)自自己的需要決決定自己的波波形。如加入入三次諧波的的增強(qiáng)型波形形等。在V/F控制中，當(dāng)當(dāng)頻率比基頻頻低時(shí)，調(diào)制制系數(shù)小于11，有效樣點(diǎn)點(diǎn)數(shù)會比實(shí)際際樣點(diǎn)數(shù)少，因因?yàn)榉日{(diào)制制使波形的幅幅度分辯率下下降，會出現(xiàn)現(xiàn)樣點(diǎn)重復(fù)的

9、的情況。因此此，建議用戶戶在低頻時(shí)提提高PWM的的分辨率。4 軟件說明系統(tǒng)的軟軟件部分主要要是完成ACC變頻馬達(dá)的的V/F開環(huán)環(huán)變頻驅(qū)動功功能，主要包包括SPWMM發(fā)生的中斷斷服務(wù)函數(shù)，DDMC通信協(xié)協(xié)調(diào)等幾個(gè)部部分。4.1 主流程程與說明主程序在完完成系統(tǒng)初始始化以后，就就不斷檢測有有沒有來自PPC的控制信信息，如果有有便完成相應(yīng)應(yīng)的控制功能能，沒有就繼繼續(xù)檢測。主主程序主要完完成各個(gè)模塊塊的初始化，而而后便監(jiān)視UUART的數(shù)數(shù)據(jù)接收情況況，如果收到到了有效的波波形參數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，則調(diào)用SSPMC755_SPWMM_VF_aaccounnt(unssignedd int F,unssignedd

10、 int Kvf,iint Mooto) 對對波形參數(shù)進(jìn)進(jìn)行預(yù)置更新新，而波形數(shù)數(shù)據(jù)將在預(yù)置置更新完成后后的第一個(gè)PPWM周期中中斷中完成波波形數(shù)據(jù)更新新操作。主程程序流程如圖圖 4-1所所示。圖 4-1 主主程序流程4.2 中斷子子流程與說明明進(jìn)入PPWM的周期期中斷片后，程程序首先判斷斷有沒有新的的波形參數(shù)設(shè)設(shè)置，如果沒沒有就直接進(jìn)進(jìn)入DDS頻頻率合成，如如果有則先更更新波形參數(shù)數(shù)（相位增量量和幅度調(diào)制制系數(shù)），而而后進(jìn)入DDDS頻率合成成。DDS合合成是在每一一次PWM的的周期中斷，波波形相位在原原相位的基礎(chǔ)礎(chǔ)上加上用戶戶設(shè)置的相位位增量值N（這這個(gè)值正比于于波形頻率），而而后查出這個(gè)個(gè)相位所對應(yīng)應(yīng)的幅度值，同同時(shí)還查出距距這個(gè)相位1120度和2240度的二二個(gè)相位對應(yīng)應(yīng)的幅度值，最最后將這三個(gè)個(gè)值分別乘以以幅度調(diào)制系系數(shù)AM后送送入PWM產(chǎn)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生生相應(yīng)占空比比的PWM信信號。其流程程圖如圖 44-2所示。x圖4-2 TTMR3周期期中斷服務(wù)流流程5 實(shí)測波形以下是驅(qū)驅(qū)動例的實(shí)