變頻調速系統的關(guān)鍵，就是要沒(méi)計一個(gè)合理的變頻器，而它的核心就是變頻調速系統的數字控制器。變頻器的數字控制器包括信號的檢測、濾波、整形，核心算法的實(shí)時(shí)完成以及驅動(dòng)信號的產(chǎn)生，系統的監控、保護等功能。

1、 數字控制器的硬件結構框圖和工作原理

數字控制器的硬件以TMS320F240定點(diǎn)DSP為CPU，CY7C199為外部數據和程序存儲器，數據和程序存儲器各32K；16路的模擬/數字輸入通道，其中一路可以用來(lái)進(jìn)行模擬頻率給定；使用了8位數字I/O口，可以用鍵盤(pán)通過(guò)I/O口來(lái)進(jìn)行數字頻率給定；4路12位的數字/模擬轉換通道，用于電機輸出信號控制；RS232和SPI系列兼容接口，其中將SPI用作變頻調速時(shí)電機頻率的LED顯示，將SCI口擴充成RS232接口。

電機或者逆變器的工作頻率通過(guò)鍵盤(pán)給定，同時(shí)，其頻率顯示通過(guò)DSP內部的顯示程序回顯在LED上，當按下運行鍵以后，鍵盤(pán)設計頻率被送到產(chǎn)生空間電壓矢量的SVPWM處理子程序，生成的SVPWM波形通過(guò)GAL器件保護后輸出，與此同時(shí)，電動(dòng)機或者變頻器的實(shí)時(shí)運行動(dòng)態(tài)頻率通過(guò)LED顯示。正交編碼脈沖可以接入電機的光電編碼器，對系統構成速度環(huán)反饋，A/D模塊可以接入電機的電流環(huán)，至于變頻調速系統的保護中斷源由DSP的引腳PDPINT提供，主要是過(guò)壓、過(guò)流、控制電壓欠壓、過(guò)熱等中斷源。電機的速度或者逆變器的輸出頻率可以通過(guò)鍵盤(pán)改變。

2、 硬件設計

數字信號處理器是數字控制器的核心部分，也是數字控制器對信號的檢測、濾波、整形，核心算法的實(shí)時(shí)完成以及驅動(dòng)信號的產(chǎn)生，系統的監控、保護等功能的核心部分。數字控制器的功能模塊設計如下。

2.1 數據和程序存儲器的設計

DSP是一種高速存取器件，對于外圍接口芯片有較高的要求，雖然DSP本身可以軟件提供0~7個(gè)等待狀態(tài)來(lái)滿(mǎn)足與片外存取器件速度的匹配，但是為了不至于影響整個(gè)系統的控制和仿真功能，一般采用存取速度比較高的存儲器來(lái)做為DSP的片外數據和程序存儲器。本文采用CY7C199存儲器，存取時(shí)間15ns，完全不用提供軟件等待狀態(tài)也不用加硬件等待電路，因為，CY7C199是32K的8位存儲器，所以，使用了4片該存儲器組成了32K的16位存儲器RAM，數據和程序各32K。

2.2 DSP復位及時(shí)鐘電路的設計

為了使系統被復位信號正確地初始化，對復位信號的脈沖寬度必須有一定的要求。對于TMS320F240而言，復位信號至少要lms。不過(guò)上電之后，系統的振蕩器達到穩定工作狀態(tài)需要20ms甚至更長(cháng)的時(shí)間，一般來(lái)說(shuō)上電復位時(shí)，在復位引腳上置100~200ms的一個(gè)低電平脈沖是比較合適的。根據這一原則，采用MAXIM公司的集成微處理器監控復位電路來(lái)完成，本文使用了MAX705。MAX705監控芯片，與傳統的分立元器件組成的微機監控電路比較，它的可靠性高、動(dòng)態(tài)響應好，功耗小、設計簡(jiǎn)單、體積小，在電子產(chǎn)品設計中已得到廣泛的應用。

在設計中，時(shí)鐘往往不被人充分地重視，其實(shí)，時(shí)鐘是電路設計中非常重要的一個(gè)環(huán)節。DSP時(shí)鐘既可由外部提供，亦可由板上的振蕩器來(lái)提供。由于DSP及其它芯片工作都是以時(shí)鐘為基準的，如果時(shí)鐘質(zhì)量不高，那么系統的可靠性、穩定性就很難保證。本文采用外部時(shí)鐘輸入，由有源晶振產(chǎn)生10MHz脈沖，通過(guò)覆銅和串接LC濾波電路來(lái)抑制外界干擾，保證了系統的穩定工作。

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