基于TMS320F2812三相异步电动机变频控制实现研究

孙广全(中油长城钻探工程有限公司 辽宁盘锦 124010)

随着科学技术的不断进步，人们对现代加工工艺提出的要求越来越高，使得很多机械设备在实现其控制精度的不断提高。因此，电机转速控制也需要更进一步的发展来适应更高的要求。目前，应用十分广泛的电机就是三相交流异步电机。三相交流异步电机具有结构简单、成本较低、效率高等优点。目前三相异步电动机进行调速的主要方法就是变频调速，其变频器主要是采用DSP技术的控制单元，TMS320F2812系列芯片是最近几年开发专用电气控制的DSP芯片，TMS320F2812芯片的EV模块的控制功能十分强大，非常适合应用于电机控制和运动控制等领域。

一、变频控制原理

基于TMS320F2812的三相异步电机的变频调速装置有三个部分，即为主电路、控制电路和采样电路。在变频主电路中，工频三相交流电源在通过全整流电路之后，会经过滤波而传送到逆变器中，然后再通过控制逆变器来产生三相电源。而该逆变器采用7MBP100RA060型的智能电力模块，不但工作特性十分好，而且功能也比较齐全。该逆变器比较完整，包括制动单元在内，还有七个IGBT与七个快速功率二极管，一个IGBT作为开关管用于动力制动。另外，还有六个回馈二极管与IGBT并联而组成的三相桥臂。除此之外，还有对异常情况进行检测的相关单元、各种IGBT的驱动电路等。如果检测到异常信号，IPM模块的FN信号就可以在进行光耦隔离之后，被送至DSP的PDPINT中，也就是功率驱动保护引脚，以提供相应保护[1]。

二、控制电路原理与技术实现

1.SVPWM控制电路原理

在空间矢量WM中，三相逆变桥的上桥臂有3个开关管，一般都会根据其不同组合来实现不同的脉冲序列输出，然后在电机定子绕组内实现三相正弦交流电流的生成，还可以实现对永磁同步电机和交流电机的控制。

2.TMS320F2812的SVPWM技术实现

最近，T1公司推出的TMS320F2812是一款性能比较高的DSP，专门用于数字电机控制之中。TMS320F2812具有微控制器外设模块，而且比较丰富，使得控制系统应用可以通过理想的解决方案来处理其中存在的问题。TMS320F2812的EV模块，也就是事件管理器，具有内置硬件电路，而该内置硬件电路则是由对称空间矢量WM波形产生，空间矢量波形操作非常简单[2]。

三、采样电路的实现

1.光电编码器信号的输入

在速度反馈信号检测过程中，速度检测器件为增量式光电编码器，这种器件可以将两个相位相差九十度的方波脉冲信号进行输出，然后在经过施密特电路整形之后，输出的两路脉冲信号会经过光耦而被送入到TMS320F2812的QEP中，也就是正交编码脉冲单元，在经过内部四倍变频后，要使用TMS320F2812中的通用定时器T3对脉冲计数，再采用T/M法来进行计算得到速度反馈值。

2.电压电流检测

在对电压电流进行检测时，首先要对输出的A和B两相电流进行检测，在这个过程中，所采用的仪器应该是次平衡式霍尔传感器，然后再通过TMS320F2812自身具备的A/D转换器对A和B两相定子电流进行采样，以得到实时的定子电流信息[3]。

3.光电隔离电路

对控制信号进行传送时，一般都会通过光耦来实现，在设计时，要选择使用TLP759光电耦合器，并且要使得该光电耦合器和IPM控制端之间的布线距离最短。

四、软件设计

在软件设计系统中，其程序可以由主程序、显示中断子程序、SVWM中断子程序、故障检测与报警中断子程序等。其中主程序要将初始化工作完成，也就是要实现WM初始化、Tiner初始化、中断初始化、GPIO初始化、PIE向量表及其控制寄存器的初始化等等。另外，通用定时器T1有定时周期寄存器，简称为TIPR。完成初始化工作之后，还需要对其进行设置,程序中有给定的电压值以及频率，SVWM中断子程序必须根据这两个值对T1和T2进行计算,然后再对全比较寄存器进行设置，如CMPR1、CMPR2和CMPR3，从而为下一个调制周期做好准备工作。显示子程序完成实时更新、故障检测、报警中断等都会通过定时器T0中断来进行,程序在进入T0中断之后首先会对故障进行判断，一旦确定故障存在，将会马上启动报警装置，同时进行相应的故障处理，然后再进行显示更新。

结束语

TMS320F2812具有高速的运算性能，而基于TMS320F2812的三相异步电动机变频控制系统则充分利用了该性能，有效地实现了对基本逻辑的控制。同时，利用TMS320F2812的事件管理器 EV模块有效地实现了空间矢量WM波形和变频控制。根据实践证明，基于TMS320F2812的三相异步电动机变频调速系统可以在各种负载下发挥较佳的调速性能。

[1]赵振，李红梅，王晓晨.基于TMS320F2812及IPM的异步电动机变频调速系统硬件设计[J].微电机，2008(8)：15-16.

[2]刘继广，王海浩.基于TMS320F2812三相异步电动机变频控制实现分析[J].装备制造技术，2008(5):26-27.

[3]张蔷，等.基于TMS320C2812的交流变频调速系统的设计[J].节能，2005，(7):15-18.