基于mini平台的内燃机车辅助变流器控制

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1、基于MINI平台的内燃机车辅助变流器控制　　摘要：本文介绍了MINI平台（辅助变流器控制平台--MINI平台）的原理框架。介绍了内燃车辅助变流器变频控制，同时针对内燃车市场产品的应用中的问题给出优化设计方案。通过本文的介绍提供一种基于MINI平台的应用思路以及为避免市场应用中相关问题的解决途径。　　关键词：MINI平台；SVPWM；变频控制；　　ABSTRACT：ThispaperintroducestheprincipleframeworkofMINIplatform（Auxiliaryconverter

2、controlplatform-MINIplatform）.ANDdescribesanvariablefrequencyauxiliaryconvertercontrol.Atthesametimerefertotheproblemsofdiesellocomotive（ordieselmotorvehicle）applicationproductstogivethesolutions.Throughtheintroductionofthispaperprovidesathoughtforapplicat

3、ionbasedontheMINIplatformandthewaystoresolvethesimilarproblems.　　KeyWords：MINIplatform；SVPWM；VariableFrequency-Control；　　0引言6　　为了提高内燃车市场的竞争力，更快的响应市场需求，更好的符合客户的要求，时代电气自2012年开始自主研发内燃车辅助控制系统。该系统主要以模块式平台和MINI平台为软件开发载体，采用高精度数字计算基于SVPWM变频控制原理根据负载的特性选择不同的曲线包络，或恒频

4、恒压或变频变压对柴油机冷却风扇、牵引通风机、空压机、空调机组以及一些照明设备进行供电。由于是首次对内燃车市场进行技术拓展，期间也遇到了一些棘手的问题，比如空压机输入低压（AC200V）时突投引起输出端电流波动问题等，本文针对以上问题进行分析并给出解决方案。我们致力于开发符合基于现有硬件平台的内燃车辅助变流器软件控制架构平台，为响应后续内燃车市场拓展提供坚实的技术基础。　　1MINI平台基本原理架构　　MINI平台主要包括CPU控制单元和接口扩展板，关联关系如下图1，CPU控制单元的主要电路功能模块有：AD采

5、样、数字量采集、PWM脉冲、电平转换、RS232通信、实时时钟、故障记录以及与外部网络的RS485通信功能等等，扩展板的主要功能就是为CPU控制单元做过度接口，根据输入输出的要求完成信号连接，同时提供PLC与DSP之间的RS485通信功能。　　2辅助变流器变频控制　　2.1基于DSP（TMS320F28335）实现电压空间矢量脉宽控制（SVPWM）　　系统采用10KHz频率进行AD采样，再对采样结果进行二阶低通滤波处理，然后将滤波后的采样值送给PWM脉冲计算单元作为参数输入。PWM的中断周期即辅助变流器的开

6、关频率为3KHz。PWM脉冲计算直接利用DSP集成的FPU（Floating-Point6Unit）单元进行空间矢量计算，结合AD采样中断输入的参数，首先计算空间电压矢量变量V1和V2分别作用时间T1、T2以及零矢量（V0或者V7）作用时间T0，T1、T2、T0的计算公式如式（2），然后根据实时角度所在的扇区用已知的T1、T2以及T0计算出PWM比较寄存器COMP1～COMP3的值。下文对空间矢量的计算和DSP所集成的PWM脉冲产生单元的参数配置进行介绍。　　电压空间矢量脉宽控制采用两个非零矢量和一个零矢量

7、合成参考电压空间矢量Vref，如图7所示由六条模均为的电压空间矢量将复平面均分为6个扇区。在任一扇区内Vref由所在扇区的空间变量V1和V2以及相应的零矢量（V0或者V7）合成如图8所示。假设一个开关周期内Vref不变，所以可以得到Vref*Ts=V1*T1+V2*T2，同时Ts=T1+T2+T0，假设Vref与实轴的夹角为θ，则由正弦定律可以推导出公式（1）　　DSP（TMS320F28335）芯片集成了PWM脉冲产生模块，所以实现PWM比较方便。具体设置如下几个步骤：　　（1）设置TBCTL寄存器将PW

8、M时钟为18.75MHz并将定时器的计数模式设置为连续增/减模式。　　（2）设置CMPR寄存器使能比较功能，将PWM中断设置为下溢中断。　　（3）设置AQCTLA寄存器定义比较输出管脚的输出方式为高电平有效。　　利用公式（2）计算CMPR的值在SVPWM中断时重新装载CMPR寄存器　　2.2基于SVPWM的逆变器变频输出　　MINI平台采用DSP（TMS320F28335）的频率可达到150MHz，CPU采用32