优秀毕业设计毕业论文基于DSP的交流变频调速毕业设计

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1、摘要：以T1公司的TMS320LF2407为核心，设计了交流变频调速系统，实现了变压、变频调速。详细介绍了系统硬件结构及软件设计中SPWM的产生方法，实验结果表明系统运行性能良好。关键字：变频调速；SPWM；数字信号处理器（DSP）随着屯力电子技术的提高，以高性能微处理器为核心的数字化变频调速系统，以其调速范围宽、效率高、动态性能好等特点，越来越广泛地应用在交流调速领域［l］o数字信号处理器（DSP）作为高速专用的微处理器，运算功能强大,数据传输速度快，在数字控制领域应用广泛。其中，美国TI公司的高性能16位DSP

2、-TMS320LF2407,是专门为电机控制设计的，它内部自带了PWM输出单元，易于编程实现三相空间互差120。的SPWM波形，特别适合三相屯机的高性能控制［2］。它处理速度很快，并且片内集成了丰富的外设，极大地减少了系统设计的元器件数量，提高了系统的控制精度。1、系统总体设计基于DSP的数字控制变频调速系统的原理框图如图1所示。图1数字控制变频调速系统的原理框图图1数字控制变频调速系统的原理框图主回路由三相整流电路、大电容滤波电路和PWM逆变电路构成，PWM逆变电路使用了全控开关器件IGBT,即绝缘栅型双极晶体管

3、。它集合了MOSFET和GTR的优点，输入阻抗高、速度快、热稳定性好，而且耐压高、容量大，驱动电路简单，很适合在电机拖动场合的逆变器电路上应用。控制电路由DSP芯片、驱动电路和键盘显示等外围电路构成。DSP芯片处理由键盘输入的控制信号，一方面输出到显示部分显示电机的运行信息，另一方面输岀SPWM信号到驱动屯路，从而控制逆变屯路中的6个IGBT的通断，达到控制电机转速的目的。此外，DSP芯片还控制限流电阻R的切除。为避免大滤波电容在合上电源开关通电瞬间产生过大的充电电流，设计中在整流器和滤波电容间的直流回路上串联了限

4、流电阻R,刚通电时，R接入电路，经过一定时间，DSP芯片控制开关S将R短路，以免变频器正常工作时产牛附加损耗。检测电路由电流检测和电压检测组成。电流和电压均采用霍尔元件检测，以满足精度的要求。电流检测有两部分，一个是对定子电流检测，另一个是对主电路电流检测，当检测到主电路电流过流时，就会立即给DSP发送信号，封锁SPWM波形的输出。对这两类信号检测，送入DSP芯片进行处理，可以实现电机的过流和过压保护，提高电机运行性能。2、硬件设计设计中硬件主要是以DSP为核心，除了利用了TMS320LF2407本身的一些功能模块

5、外，还在此基础上进行了扩展，最终实现SPWM信号的产生、模拟量的采集、数据的输入输出等功能，构成了完整的调速系统。TMS320LF2407的指令执行速度为30MIPS（指令周期只有33ns）,它不仅片内有丰富的存储器资源，而口还有可扩展的多达192K字空间的外部存储器。它有两个事件管理器模块（EVA和EVB）,可以用来控制交流感应电机、无刷直流电机、开关磁阻电机、步进电机、多级电机和逆变器。它的片内集成了丰富的外设，极大地减少了系统设计的元器件数量。从系统的结构图中可以看到，设计中主要使用了它的A/D转换模块、EV

6、B模块、10口和JTAG接口。2407的带内置采样/保持的10位A/D转换器，其最小转换时间为500ns,可以选择由两个事件管理器来触发两个8通道输入A/D转换器或一个16通道输入的A/D转换器。设计中由于只对电压、电流进行了采样，所以只用到了2个采样通道,分别为ADCIN0和ADCINlo两个事件管理器模块EVA、EVB,每个都包括两个16位通用定时器和8个16位的脉宽调制（PWM）通道。利用它们可以产生PWM的对称和非对称波形；在当外部引脚/PDPINTx岀现低电平时能快速关闭PWM通道;并可使用可编程的PWM

7、死区控制来防止上、下桥臂同时输出触发脉冲。设计中用到了EVB模块的PWM7〜PWM12管脚，输出6路对称的SPWM信号，通过驱动电路控制TGBT的通断。使用引脚/PDP1NTB来检测外部故障信号，以便在故障发生时能快速关闭PWM通道。2407的数字输入输出模块有高达40个可单独编程或复用的通用输入输出引脚。这些引脚的功能可通过两种控制寄存器来设置：T/0口复用控制寄存器(MCRx)和数据和方向控制寄存器(PxDATDIR)o设计中用到了I0PB0〜I0PB5作为键盘的输入，控制电机频率的增、减和电机的正反转。每按频

8、率增加键一次,频率增加1；按频率减小键，频率减小1,增减的幅度是由内部编程设定的。另外还使用了I0PC1〜I0PC3管脚与LCD液晶显示模块12232F进行数据传输，用来显示转速信息及瞬时频率。12232F内置了汉字库和ASCII字符集，可完成图形显示，也可显示16*16点阵的汉字。与外部CPU接口可采用并行或串行方式控制,本系统中为减少数据口的使用，同时与