基于DSP控制的YTD系列变频器
基于DSP和变频器浅谈电梯门机控制系统
基于DSP和变频器浅谈电梯门机控制系统摘要：随着国家的经济发展，人民群众的生活品质也在不断提高。
电梯是高层建筑中不可或缺的一种运输方式。
由于钢索是一种弹性系数较大的柔性材料，在电梯运转过程中会发生震动，这不但影响了乘客的舒适性，也给电梯带来了很大的安全隐患。
通过在拖曳轮轴上加装电机，使之直接带动拖曳轮轴旋转，达到降低振动振幅、消除安全隐患的目的。
为了解决以上问题，本文提出了一种采用变频器来调整曳引机电机的转速，从而来调整电梯门的开启和关闭速度，从而实现了节能和降低能耗的目的；同时，本系统还可以对升降电梯的工作状况进行监控，并对其进行相应的控制，以保证电梯安全、可靠地工作。
关键词：电梯门机；DSP；控制系统；变频器引言随着国家的经济发展，人民群众的生活品质也在不断提高。
随着城市高层建筑的不断增多，电梯逐渐成为城市居民日常生活中不可缺少的一种交通方式。
目前，在市场上广泛应用的是曳引式电梯，这种电梯结构简单，运行稳定。
但是，它以钢丝绳为主要传输元件，在长期运行过程中，钢丝绳会产生磨损，增加了安全隐患。
一、电梯门机控制系统的技术指标要打开或关闭电梯门，就必须用到变频器。
本文采用变频器实现了电梯门的自动控制。
具体而言，就是将在电梯运行过程中所产生的各种信息和信号等传送到变频器，再由变频器发出相应的指令，从而实现对电梯门开关的控制。
通常，变频器系统都会将一定的频率传递给电动机，这种频率就是所谓的起动频率，也就是额定频率。
当然，也有一些方法可以改变这个频率，但它们的作用并不大。
所以，在本文中，将变频器应用于电梯门机控制系统中。
此外，还应注意：首先，要保证变频器的工作状态良好；第二，必须确保电机可以稳定地输出电压和电流；第三，要让电梯门按照设定好的动作。
二、基于DSP与变频器的电梯门机控制系统（一）基本结构它包括一个驱动单元，两个检测单元和四个选通域控制器。
各门区控制器均配有单独的供电系统，并可采用变频器调速。
YTD变频器说明书
2.3.2金属壳体外观
2.4性能指标.............…………………………………………………………….7
三、安装与配线……………………………………………………............................8
3.1安装…………….…………………………………………………………….8
四、显示与操作……………………………………………………………………...17
4.1键盘控制器………………………………………………………………….17
4.1.1操作面板说明
4.1.2键盘按键说明
4.2功能参数设置……………………………………………………………….18
4.3功能码分区………………………………………………………………….20
输入欠压，过压，过流，变频器过载，电机过载，过热，电流检测故障，外部设备故障，用户密码错误/外部干扰，接触器监测。
显示
LED数码管显示当前输出频率、当前转速、当前输出电流、当前输出电压、末级轴线速度、外部脉冲计数值、故障类型以及功能码参数、操作参数；
四个LED指示灯指示变频器当前的工作状态。
环境条件
亚泰YTD-G变频器
操作说明书
0.75~400KW
ISO9001YATAI INVERTER
感谢您选用亚泰变频器！同时，你将享受到我们为您提供的全面、真诚的服务！
YTD-G系列变频器是高品质、多功能、低噪音通用系列变频器。该系列变频器能够在多种场合满足您的需求。
本手册为用户提供安装调试、参数设定、操作使用、故障诊断及日常维护的有关注意事项，在安装、使用前请仔细阅读，正确操作。本手册随变频器一起提供，并请妥善保管，以备以后查阅和维护使用。
基于DSP的抽油机变频控制系统
部分 由与控 制器 相 配合 的驱 动保 护 电路 、采样 调理
第 一 作 者 简 介 ：边 向南 ，毕 业 于 北 京 航 空 航 天 大 学 ，博 士 ，从 事 装 备 制 造 质 量 与标 准 化 工 作 ，工 程 师 ，Ｅ ｍａｌ ｈ ｎｑ０ ＠ｃｐ ． ， — ｉ ：ｚａ ｇｊ叭 “ ｃｃ ｎ 地 址 ： 大 庆 市 萨 尔 图 区 中 宝 路 １ 号 大 庆 油 田 装 备 制 造 集 团研 究 院 ３
油 田 中得 到 广 泛 的 应 用 。
参 考文 献 ：
图 ６ 空 载 试 验 系 统 结 构 图
［］ 王 兆 安 ． 俊 ． 力 电子 技 术 ［］ ４ 北 京 ： 械 工 业 出 １ 黄 电 Ｍ 版 机
版社，０９４－０ ２０ ：３ ９
３ ２ 验 证 性 负 载 试 验 ． 验 证 性 负 载 试 验 的 系 统 结 构 如 图 ７ 示 。 利 用 所
启 动 力矩 ，为使 抽油 机顺 利 启 动 ，一般 按 最大 转矩 Ｆ ２ Ｏ ２ Ｓ 模 块 。 Ｆ Ｏ Ｒ１ Ｋ ４ 选 配 电动 机 ，而 正 常运 行 时只需 启 动力 矩 的 三分之
一
Ｄ Ｂ６ ２ Ｎ１ Ｄ Ｕ ０５ ６
Ｆ２ Ｆ Ｏ瞳 １ Ｃ ４ ａ Ｓ
，
再加 卜所配 交 流 电动机 的功率 在运 行 过程 中不
直 流 发 电 机 组 ， 发 电 机 所 产 生 的 电 能 由 电 阻 器 消
耗掉。
系 统 中 的 应 用 ［］ 北 京 ： 子 ： Ｍ． 电 ｌ ｒ业 出 版 社 ， ０ ９ ２０ ：
１ —１ ． １２ １６
试 验 中为 了验 证 基 于 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ的 恒压 频 比控 制
基于DSP数字型变频调速系统
０ 引 言
数 字信 号处理 器 （ Ｐ ＤＳ ）是高 速专 用的微 处理
算法 运 算 ， 再输 出控制 信 号 控制 主 回 路逆变 器 ， 同
时通 过 键 盘控 制 经 ＤＳ Ｐ处 理 后 显示 电动机 的运 行 状态。
器 ，运算 功能 强大 ，数 据传 输速 度快 ，在 数字 控制
种 新型 全 控 电力 电子 器 件 ，综 合 了 ＭＯＳ Ｅ Ｆ Ｔ和
ＧＴ Ｒ的优 点 ，开关 频率 高 ，驱 动功 率小 ，线 路简单 的特点 。主 电路 结构 如图 ２所示 。
收 稿 日期 ：２０ —９０ ０ ９０ —１ ｉ ｔ者简介 ：张晓琴 （９ ４～） １６ ，女 ，重庆长寿人 ，副教授 ，主要从事电气 自动 化技术方面的研究 与教学 。
领 域 应用广 泛口。Ｔ ３ ０ ２ ０是 目前应 用于 数控 １ ＭＳ ２ Ｃ ４ 领域性 能最 好 的 ＤＳ Ｐ芯 片ｕ，它是 专 门为 电机控制 １
设 计 的 ，它 内部 自带 了 Ｐ ＷＭ 输 出单元 ，具 有适 时 运 算能 力 ，并 集成 了电极控 制外 围部 件 ，使设 计者
加较 少的硬件 设备 ， 就可 以构成 最小 目标控制 系统 ， 从 而 可 以降低 系统 费 用和成 本 。Ｐ ＷＭ 逆变 器 开关 器 件采 用新型 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ器件 ， 有开关 频率 高 、 动功 具 驱 率小 、线路 简单 等特 点 。 日本富士 Ｅ ８ ０为 系统 ＸＢ ４ 驱动器 ， 这是 专 门用来 驱动 Ｉ Ｔ的驱动 模块 ， ＧＢ 由控
控 制 电 路 的 核 心 采 用 Ｄ ＳＰ 芯 片 中 的 Ｔ ３ Ｏ ２ 系列 ，它 是专 门针 对 电机控 制 而设 计 ＭＳ ２ Ｃ ４
亚泰(YT)变频器YTB-S(T)5说明书
S5/T5变频调速器简明使用说明书概述本产品为我公司YTB系列变频器的最新品种，它保持了原系列产品的优点外，在操作、运行、控制、输入输出等各方面都得到加强，并且部分机型还增加了RS485通讯功能，使得应用更为广泛、灵活和实用。
3. 变频器外壳和电机必须可靠接地，否则有触电危险。
4. 接线操作前，必须断电几分钟后，待机内LED 指示灯完全熄灭后方可进行，否则有触电危险。
5. 电源进线端应接有同容量以上具有漏电保护的空气开关和接触器，以便紧急时立即切断电源。
6. 变频器输出端（U、V、W）不允许接接触器、补偿电容器，否则将损坏变频器。
7. 电源输入端R、S、T端与变频器输出端U、V、W端千万不能接错,否则将损坏变频器。
8. 当使用60Hz以上输出频率时，务必对电机及负载的安全性作充分确认。
以免危及设备和人身安全。
安装与结构(以0.75/1.5KW机型为例) 图1为结构示意图；图2为面板布置图为了提高散热效果，应垂直安装变频器。
安装底板应为铁质或为其它阻燃耐热材料，并留有足够的通风空间(周围至少留有12CM以上的空间)。
2．接线端子排列如图3, 图4为典型接线图。
接线端子说明COM外接端子公共端见接线示意图AVI电位器或电压信号输入端子.（需要频率设定跳线的配合）参见典型接线图ACI电流信号输入(0～10mA/4～20mA)需要设定参数来确定向0～10mA或4～20mA规格AFM0～10V电压输出可接指示仪表输出为10V，0～100%占空比的PWM信号+10V直流电压输出(正端)外接电位器时用。
r1,r2,r3多能继电器1输出触点r3 为继电器中间转换触点S5/T5的0.75KW/1.5KW外引型与普通型为同一主机体，通过主机体右侧外引插座，用扁平电缆可以连接外引操作盒。
如果用户连接了外引盒，原主机体上的按键将失效，而改由外引盒上的按键操作。
３．模拟输入信号ＡＶＩ端子的方法见图3上角的说明。
运行与操作1．用户在上电前须仔细检查接线是否正确、牢固。
基于DSP控制的变频调速器的设计
序号（学号）：021241206长春大学毕业设计（论文）基于DSP控制的变频调速器的设计姓名王鸿奇学院电子信息工程学院专业自动化班级12412指导教师吴旭志（讲师）2016 年 6 月 6 日基于DSP控制的变频调速器的设计摘要：随着工农业生产的发展,人们的要求也越来越高调速技术和异步电动机调速据说在一个表现不佳的状态。
然而,变频技术的出现提高交流电动机速度控制的性能,同时没有速度传感器和基于微处理器的数字速度控制系统也逐渐进入研究和讨论的范围。
作为高新技术的变频技术是一项重要的节能和环保技术,在各种工业生产、运输和家用电器,被广泛应用于逆变器变频技术作为一个产品,在我国工业和农业等各个方面有极其重要的地位。
以三相交流异步电动机为TMS320F2812为处理器的对象,并通过变频调速控制技术实现交流电动机的恒压频比控制,电机变频调速理论。
介绍了变频调速控制技术的原理,包括单极性SPWM控制技术,双极性SPWM控制技术和SPWM 调制方法。
在给出系统硬件电路的工作原理、参数计算和选择设备的每个部分。
系统硬件电路主要由主电路、系统保护电路和控制电路。
主电路部分包括整流器、滤波器、逆变器、IPM驱动电路和吸收电路等;系统保护电路包括过压、欠压保护、限流开始,IPM故障保护等;控制电路,包括DSP最小系统电路。
最后描述了具体使用DSP编写的程序来生成SPWM波形的步骤和一些相关寄存器设置。
死区可以防止短路,现象的主要电气桥臂SPWM波形的死区时间,波形显示,电机可以稳定运行,实现变频调速。
关键词：变频调速；正弦脉宽调制；IPM；智能功率模块；SPWM;TMS320F2812Based on the design of the DSP control of frequency conversionspeed governorabstract: With the development of industrial and agricultural production, people's requirement also more and more high speed regulation technology and asynchronous motor drive is said to be in a state of poor performance.However, the emergence of frequency conversion technology, improve the performance of ac motor speed control without speed sensor and the digital speed control system based on microprocessor also gradually into the scope of the research and discussion.As a high and new technology of frequency conversion technology is an important energy saving and environmental protection technology, in all kinds of industrial production, transportation and household electrical appliances, is widely used in inverter frequency conversion technology as a product, in many aspects, such as industry and agriculture in China has a very important position.Three-phase ac asynchronous motor as the TMS320F2812 as processor object, and through the frequency control of motor speed control technology to achieve constant voltage frequency ratio control of ac motor, motor variable frequency speed regulation theory.This paper introduces the principle of frequency control of motor speed control technology, including single polarity SPWM control technology, the double polarity SPWM control technique and the SPWM modulation method.The working principle of the system hardware circuit is given, system protection circuit and control circuit.Main circuit part including rectifier, filter, inverter, IPM drive circuit and absorption circuit, etc.;System protection circuit including overvoltage, undervoltage protection, current limiting, IPM fault protection, etc.;Control circuit, including the DSP minimum system circuit.Finally describes the specific use of DSP program to generate SPWM waveform steps and some relevant register Settings.Dead zones can prevent short circuit, the phenomenon of main electric bridge arm SPWM waveform of dead zone time, waveform display, the motor can be stable operation, frequency control of motor speed.Keywords: Frequency control of motor speed,Sine pulse width modulation, IPM, SPWM,TMS320F2812目录第1章概述 (1)1.1 交流变频调速相关技术发展概况 (1)1.2 电力电子技术 (1)1.3 国内外交流调速的现状 (2)1.3.1 国外现状 (2)1.3.1 国内现状 (3)1.4 课题研究目标和主要内容 (4)1.4.1 研究目标 (4)1.4.2 主要内容 (4)第2章变频调速的基本原理与方法 (5)2.1 异步电动机调速原理概述 (5)2.2 变频调速装置分类 (6)2.3 PWM脉宽调制技术简介 (9)2.3.1 PWM脉宽调制技术 (9)2.3.2 SPWM原理 (10)2.3.3 PWM脉宽调制技术分类 (12)2.3.4 SPWM的控制模式及实现 (13)第3章调速系统的硬件设计 (18)3.1 变频调速系统的总体设计 (18)3.2 主电路的设计 (19)3.2.1 整流电路 (20)3.2.2 滤波电路 (20)3.2.3 逆变电路 (21)3.2.4 以IPM为功率器件的驱动电路 (23)3.2.5 吸收电路 (24)3.2.6 DSP控制器的选择 (25)3.3 系统保护电路的设计 (26)3.3.1 电流检测 (27)3.3.2 限流启动电路 (27)3.3.3 IPM故障保护电路 (28)3.4 系统电源 (29)3.5 速度检测 (30)3.6 显示电路 (31)3.7 键盘输入接口电路 (33)3.8 上位机通信 (34)第4章变频调速系统的软件设计 (35)4.1 DSP生成SPWM波形 (35)4.2 系统程序设计 (37)第5章总结 (40)致谢 (41)参考文献 (42)附录 (43)第1章概述在电力电子技术、计算机技术和自动控制技术迅速发展的今天,电气传动技术面临着一个历史性的革命。
基于DSP的直流电机控制系统设计本科毕业论文
基于D S P的直流电机控制系统设计摘要：直流电机由于励磁磁场和电枢磁场完全解耦,可以独立控制,因此具备良好的调速性能,出力大、调速范围宽和易于控制,广泛应用于电力拖动系统中;而随着对电机控制要求的不断提高,普通的单片机越来越不能满足对电机控制的要求,DSP技术的发展正好为先进控制理论以及复杂控制算法的实现提供了有力的支持;本设计采用美国TI公司专门为电机数字化控制设计的16位定点DSP 控制器TMS320LF2407作为微控制器;该芯片集DSP信号高速处理能力及适用于电机控制优化的外围电路于一体,可以为高性能传动控制技术提供可靠高效的信号处理与控制硬件;电机的控制系统是由检测装置、主控制器、功率驱动器以及上位机组成,其中DSP控制器是电机控制系统的关键部分,负责对电机的反馈信号进行处理并输出控制信号来控制电机的转动;关键词：直流电机； DSP； PID控制器； PWMThe Design of DC Motor Control System Based on DSP Abstract：The DC motor armature magnetic field and the excitation completely decoupled, it can be independently controlled, so it has a good speed performance, contribute to a large power, widely speed range, and easy to control, so it is widely used in electric drive systems. With the motor control required for continuous improvement, common single MCU can't meet requirements of the motor control well, DSP technology just for the advanced control theory and complex control algorithm implementation provides a strong support.This design uses the American TI company specially for motor control design of digital 16 fixed-point DSP controller TMS320LF2407 as the controller. The chip set DSP signal the high processing capacity and used in motor control optimization the periphery of the circuit in a body, high performance driving control technology to provide reliable and efficient signal processing and control hardware. Motor control system is composed of detection devices, the main controller, power driver and PC componen ts, whichDSP controller is a key part of the motor control system , responsible for the motor feedback signal processing and output control sig n al to control the rotation of the motor.Keywords：DC motor, DSP, PID controller, PWM目录第1章绪论课题概述课题研究的背景电气传动是以电动机的转矩和转速为控制对象,按生产机械工艺要求进行电动机转速控制的自动化系统;根据电动机的不同,工程上通常把电气传动分为直流电气传动和交流电气传动两大类;纵观电气传动的发展过程,交流与直流两大电气传动并存于各个时期的各大工业领域内,虽然它们所处的地位和作用不同,但它们始终随着工业技术而发展的;特别是随着电力电子技术和微电子学的发展,在相互竞争中完善着自身,发生着变更;由于直流电机具有良好的线性调速特性,简单的控制性能,因此在工业场合应用广泛;近代,随着生产技术的发展,对电气传动在起制动、正反转以及调速能力、静态特性和动态响应方面都提出了更高的要求,所以计算机控制电力拖动控制系统已成为计算机应用的一个重要内容;直流调速系统在工农业生产中有着更为广泛的应用;随着计算机技术和电力电子技术的飞速发展,两者的有机结合使电力拖动控制技术产生了新的变化;电力电子技术、计算机技术和直流拖动技术的组合是技术领域的交叉,具有广泛的应用前景;有不少的研究者己经在用DSP作为控制器进行研究;直流调速控制系统的控制方法经历了机械式的、双机组式的、分立元件电路式的、集成电路式的、单片机式的发展过程;随着数字信号处理器DSP的出现,给直流调速控制提供了新的手段和方法;将计算机技术的最新发展成果运用在直流调速系统中,在经典控制的基础之上探讨一种新的控制方法,为计算机技术在电力拖动控制系统中的应用做些研究性的工作;用计算机技术实现直流调速控制系统,计算机的选型很多;经过选择,选取DSP芯片作为控制器;直流调速系统的内容十分丰富,有开环控制系统,有闭环控制系统；有单闭环控制系统,有双闭环控制系统和多闭环控制系统；有可逆调速系统,有不可逆调速系统等9;开展本课题研究的控制对象是闭环直流调速系统；研究的目的是利用计算机硬件和软件发展的最新成果,对控制系统升级进行研究；研究工作是在对控制对象全面回顾总结的基础上,重点对控制部分展开研究,它包括对实现控制所需要的硬件和软件环境的探讨,控制策略和控制算法的探讨等内容;目前,对于控制对象的研究和讨论很多,有比较成熟的理论,但实现控制的方法和手段随着技术的发展,特别是计算机技术的发展,不断地进行技术升级;这个过程经历了从分立元件控制,集成电路控制和单片计算机控制等过程;每一次的技术升级都是控制系统的性能有较大地提高和改进;随着新的控制芯片的出现,给技术升级提供了新的可能;电机控制是DSP应用的主要领域,随着社会的发展以及对电机控制要求的日益提高,DSP将在电机控制领域中发挥越来越重要的作用;课题研究的目的及意义长期以来,直流电机一直占据着速度控制和位置控制的统治地位;由于它具有良好的线性调速特性,简单的控制性能,高质高效的平滑运转的特性,尽管近年来不断受到其它电动机的挑战,但到目前为止,就其性能来说仍无其它电动机可比;在控制系统的构成上,本课题对硬件电路进行了设计,而这个硬件系统具有一定的通用性,也即可以将它作为一个硬件平台,在其它过程控制中应用;另外,由DSP的特点量身订做,可以在其它的控制系统中根据不同的要求进行外围电路的设计,进而来构成硬件系统,这样既便于设计思想的物化,又使得设计系统更加紧凑,不浪费资源;本直流电机控制系统采用经典的数字增量式PID控制算法,在本文中对数字增量式PID控制的理论、设计和实现进行了较为详细的论述; 课题研究的现状近些年来,随着现代电力电子技术、控制技术和计算机技术的发展,电机的应用技术也得到了进一步的发展,新产品、新技术层出不穷;除了人们己经熟悉的普通电机外,许多不同用途的特种电机也不断问世,如广泛应用于办公设备的无刷直流电机和高精度的步进电机、用于照相机的超声波电机、用于心脏血液循环系统的微型电机等等;另一方面,由于应用了电力电子技术,电机的控制技术变得更加灵活,效率也更高,如变频器控制的异步电机及伺服系统即是典型的例子1;在实际中,电机应用已由过去简单的起停控制、提供动力为目的应用,上升到对其速度、位置、转矩等进行精确的控制,使被驱动的机械运动符合预想的要求;例如在工业自动化、办公室自动化和家庭住宅自动化方面使用大量的电机,几乎都采用功率器件进行控制,将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动;这种新型控制技术己经不是传统的“电机控制”或“电气传动”而是“运动控制”;运动控制使被控机械实现精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制,以及这些被控机械量的综合控制;因此现代电机控制技术离不开功率器件和电机控制器的发展5;电机的控制器经历了从模拟控制器到数字控制器的发展;由于模拟器件的一些参数受外界因素影响较大,并且它的精度也差;所有这些都使得模拟控制器的可重复性比较差,控制效果不理想,因此调速电机的控制器逐渐朝数字化方向发展;数字控制器与模拟控制器相比较,具有可靠性高、参数调整方便、更改控制策略灵活、控制精度高、对环境因素不敏感等优点;随着现有的工业电气传动、自动控制和家电领域对电机控制产品需求的增加用户也不断提高对电机控制技术的要求5;总是希望能在驱动系统中集成更多的功能,达到更高的性能;许多设备试图使用8位或是准16位的微处理器实现电机的闭环控制,然而它们的内部体系结构和计算功能都阻碍了这一要求的实现;例如,在很多领域如工业、家电和汽车,用户希望使用效率高且去掉霍尔效应传感器的电机;这种电机的控制可以通过使用先进的电机控制理论、采用高效的控制算法来实现;但是这可能超出上述微处理器的计算能力;使用高性能的数字信号处理器DSP来解决电机控制器不断增加的计算量和速度需求是目前较为普遍的做法;将一系列外围设备如模数转换器A/D、脉宽调制发生器PWM和数字信号处理器DSP集成在一起,就获得一个既功能强大又非常经济的电机控制专用的DSP芯片;近年来,各种集成化的一单片DSP的性能得到很大的改善,软件和开发工具越来越多,越来越好,价格却大幅度降低;低端产品的价格已接近单片机的价格水平,但却比单片机具有更高的性能价格比;越来越多的单片机用户开始选用DSP器件来提高产品性能,DSP器件取代高档单片机的时机己成熟13;首先,与单片机相比,DSP器件具有较高的集成度;DSP具有更快的CPU,更大容量的存储器,内置有波特率发生器和FIFO缓冲器,提供高速、同步串口和标准异步串口;有的片内集成了A/D和采样/保持电路,可提供PWM输出;更为不同的是,DSP器件为精简指令器件,大多数指令都能在一个周期内完成,并且通过并行处理技术,使一个指令周期内可完成多条指令;同时DSP采用改进的哈佛结构,具有独立的程序和数据空间,允许同时存取程序和数据;又配有内置高速硬件乘法器、多级流水线,使DSP 器件具有高速的数据计算能力;而单片机为复杂指令系统计算机CISC,多数指令要2-3个指令周期来完成;单片机采用冯.诺依曼结构,程序和数据在同一空间存取,同一时刻只能单独访问指令和数据、ALU只能做加法,乘法需要由软件来实现,因此占用较多的指令周期,也就是说速度比较慢;所以,结构上的差异使DSP器件比准16位单片机单指令执行时间快8-10倍,完成一次乘法运算快16-30倍;DSP器件还提供了高度专业化的指令集,提供了FFT快速傅立叶变换和滤波器的运算;此外,DSP器件提供了JTAG Joint Test Action Group接口,具有更先进的开发手段,批量生产测试更方便;其次,基于DSP芯片制造的电机控制器可以降低对传感器等外围器件的要求;通过复杂的算法达到同样的控制性能,降低成本,可靠性高,有利于专利技术的保密;现在各大DSP生产厂家都推出自己的内嵌式DSP电机控制专用集成电路;如占DSP市场份额45%的美国德州仪器公司,凭借自己的实力,推出了电机控制器专用DSP--TMS320C24x;新的TMS320C24x DSP采用TI公司TMS320C2xLP16位定点DSP核,并集成了一个电机事件管理器,后者的特点是可以最佳方式实现对电机的控制;该器件利用TI的可重用DSP核心技术,显示出TI的特殊能力一通过在单一芯片上集成一个DSP和混合信号外设件,制造出面向各种应用的DSP方案;TMS320C24x作为第一个数字电机控制器的专用DSP系列,可支持用于电机控制的指令产生、控制算法处理、数据交流和系统监控等功能;集成的DSP核、最佳化电机控制器事件管理器和单片式A/D设计等诸多功能块加在一起,就可以提供一个单芯片式数字电机控制方案;系列中的TMS320LF2407包括一个30MIPSDSP核、两个事件管理器、32位的中央算术逻辑单元、多达16通道的IO位A/D转换器、64K的I/0空间和一个32K字的闪速存储器,它利用TMS320的定点DSP软件开发工具和JTAG仿真支持,可使电机控制领域的研发人员方便地调试控制器和脱机使用;第三,DSP运算速度快,控制策略中可以使用先进的实时算法,如自适应控制、卡尔曼滤波、状态预估等,大大提高控制系统的品质;而且DSP 控制软件可用C语言或汇编语言编写或者二者嵌套使用;因此采用DSP 芯片制造的电机控制器便于用户的调试和应用;最后,在越来越多的场合,如电动汽车、纺织行业、水泵变频调速系统等,他们往往是规模比较大,时序、组合逻辑都很复杂的情况,这时如果同时运用DSP芯片和一些其它的可编程逻辑器件可以大大减小系统的体积、提高系统运算能力,实现复杂的实时控制;课题研究的内容本文主要研究基于DSP的直流电机控制系统,通过控制算法和调速方法的分析,利用电机调速、DSP芯片控制、上位机通信、按键模块等的基本原理及相关知识,实现对电机的速度控制;整个系统的基本思想就是利用DSP内部资源产生可控制的脉冲控制整流电压,改变串入主回路中的直流电动机的电磁转矩,实现电动机的转速调节;研究内容包括如下：1电机控制系统功能实现的分析；2控制算法与调速方法的分析与设计；3电机驱动、电源模块、按键模块、测速、显示模块的硬件设计与实现；4系统主程序、按键扫描、控制算法、测速、电机速度控制等程序的分析、设计与实现；5电机控制系统整机测试与实现；第2章系统总体设计系统的组成由图2-1可知,该设计包含DSP控制单元、功率驱动单元、检测单元、显示单元、通信单元五个部分;DSP控制单元：对来自上位机的给定信号和来自传感器的反馈信号按一定的算法进行处理,输出相应的PWM波,经过光电隔离部分,送给功率驱动单元；功率驱动单元：对来自DSP控制器的PWM信号进行功率放大后送给直流电动机的电枢两端,驱动电机与负载；速度检测单元：采集电机的速度信息,并送给主控制器；显示单元：将采集到的电机转速信息予以显示；通信单元：负责主控制器与上位机及外设的信息交换;图2-1 系统总体框图2. 2 DSP芯片选择直流电机的调速控制系统一般采用电机专用微处理器,其种类主要包括复杂指令集CISC处理器如工NTEL196MX系列单片微控制器,精简指令集RISC如日立公司SH704x系列单片微控制器,哈佛结构DSP处理器如TI公司T145320F24X系列DSP;一般用于直流电机控制的徽处理器性能要满足以下几个方面：1指令执行速度；2片上程序存储器、数据存储器的容量及程序存储器的类型；3乘除法、积和运算和坐标变换、向量计算等控制计算功能；4中断功能和中断通道的数目；5用于PWM生成硬件单元和可实现的调制范围以及死区调节单元；6用于输入模拟信号的A/D转换器；7价格及开发环境;DSP一般采用哈佛或者改进的哈佛结构,程序空间和数据空间分离,程序的数据总线和地址总线分离,数据的数据总线和地址总线分离;这种结构允许同时访问程序指令和数据,在同一机器周期里完成读和写,并行支持在单机器时钟内同时执行算术、逻辑和位处理操作,极大地提高了执行速度,并且电机控制专用DSP具备丰富的设备和接口资源;TI公司的TMS320系列DSP芯片是目前最有影响、最为成功的数字信号处理器,其产品销量一直处于国际领先地位,是公认的世界DSP霸主;本论文选择了TI公司的TMS320LF2407DSP作为直流电机控制系统的微处理器;TMS320LF2407 DSP 控制器介绍TMS320LF2407 DSP是专为数字电机控制和其它控制系统而设计的;是当前集成度最高、性能最强的运动控制芯片;不但有高性能的C2XX CPU 内核,配置有高速数字信号处理的结构,且有控制电机的外设;它将数字信号处理的高速运算功能,与面向电机的强大控制功能结合在一起,成为传统的多微处理器单元和多片系统的理想替代品12;TMS320LF2407的片内外设模块包括：事件管理模块EV、数字输入/输出模块I/O、模数转换模块ADC、串行外设模块SPI、串行通信模块SCI、局域网控制器模块CAN;1事件管理器EVA和EVBTMS320LF2407提供两个事件管理器EVA和EVB模块,每个模块包含两个通用GP定时器、3个全比较/PWM单元、3个捕获单元和一个正交编码脉冲电路;事件管理器位用户提供了众多的功能和特点,在运动控制和电机控制中特别有用;通用定时器：LF2407共有4个通用定时器,每个定时器包括：一个16位的定时器增/减计数的计数器TxCNT；一个16位的定时器比较寄存器TxCMPR；一个16位的定时器周期寄存器TxPR；一个16位的定时器控制寄存器TxCON；可选择的内部或外部输入时钟;各个GP定时器之间可以彼此独立工作或相互同步工作;与其有关的比较寄存器可用作比较功能或PWM波形发生;每个GP定时器的内部或外部的输入时钟都可进行可编程的预定标,它还向事件管理器的子模块提供时毕;每个通用定时器有4种可选择的操作模式：停止/保持模式、连续增计数模式、定向增/减计数模式、逢续增/减计数模式;当计数器值和比较寄存器值相等时,比较匹配发生,从而在定时器的PWM输出引脚TxPWM/TxCMP上产生CMP/PWM 脉冲,可设置控制寄存器GPTCON中的相应位,选择下溢、比较匹配或周期匹配时自动启动片内A/D转换器;比较单元：LF2407有6个比较单元,每个EV模块有3个;每个比较单元又有两个相关的PWM输出,比较单元的时基由通用定时器1 EVA模块和通用定时器3 EVB模块提供;每个比较单元和通用定时器1或通用定时器3,死区单元及输出逻辑可在两个特定的器件引脚上产生一对具有可编程死区以及输出极性可控的PWM输出;在每个EV模块中有6个这种与比较单元相关的PWM输出引脚,这6个特定的PWM输出引脚可用于控制三相交流感应电机和直流无刷电机;由比较方式控制寄存器所控制的多种输出方式能轻易地控制应用广泛的开关磁阻电机和同步磁阻电机;捕获单元：捕获单元被用于高速I/O的自动管理器,它监视输入引脚上信号的变化,记录输入事件发生时的计数器值,即记录下所发生事件的时刻;该部件的工作由内部定时器同步,不用CPU干预;LF2407共有6个捕获单元,CAP1,CAP2,CAP3可选择通用定时器1或2作为它们的时基,但CAP1和CAP2一定要选择相同的定时器作为它们的时基;CAP4,CAP5,CAP6可选择通用定时器3或4作为它们的时基,同样CAP4和CAP5也一定要选择相同的定时器作为它们的时基;每个单元各有一个两级的FIFO缓冲堆栈;当捕获发生时,相应的中断标志被置位,并向CPU发中断请求；若中断标志己被置位,捕获单元还将启动片内A/D转换器;正交编码脉冲QEP单元：常用的位置反馈检测元件为光电编码器或光栅尺,它直接将电机角度和位移的模拟信号转换为数字信号,其输出一般有相位差为90°的A、B两路信号和同步脉冲信号C;A、B两路脉冲可直接作为LF2407的CAP1/QEP1和CAP2/QEP2引脚的输入;正交编码脉冲电路的时基由通用定时器2或通用定时器4提供,但通用定时器必须设置成定向增/减计数模式,并以正交编码脉冲电路作为时钟源;2数字输入/输出模块I/ODSP器件的数子输入/输出引脚均为功能复用引脚;即这些引脚既可作为通用I/O功能双向数据输入/输出引脚,也可作特殊功能PWM输出、捕获输入、串行输入输出等引脚;数子I/O模块负责对这些引脚进行控制和设置;两种功能的选择由I/O复用控制寄存器MCRx,x=A,B,C来控制;当引脚作为通用I/O时,由数据和方向控制寄存器PxDATDIR,x=A,B,C,D,E,F指出各I/O引脚的数据方向输入还是输出和当前引脚对应的电平高或低;读通用I/O引脚的电平或向引脚输出电平,实际上是对相应的寄存器PxDATDIR进行读写操作;3模数转换器ADC模块在自动控制系统中,被控制或被检测的对象,如温度、压力、流量、速度等都是连续变化的物理量,通过适当的传感器如温度传感器、压力传感器、光电传感器等将他们转换为连续变化的电压或电流即模拟量;模数转换器ADC就是用来讲这些模拟电压或电流转换成计算机能够识别的数字量的模块;TMS320LF2407期间内部有一个10为的模数转换器ADC;该模块能够对16个模拟输入信号进行采样/保持和A/D转换,通道的转换顺序可以编程选择;4串行通信接口SCI模块2407器件的串行通信接口SCI模块是一个标准的通信异步接收/发送UART可编程串行通信接口;SCI支持CPU与其他异步串口采用标准不返回零NRZ模块进行异步串行数字通信;SCI有空闲线和地址位两种多处理器通信方式；两个输入/输出引脚：SCIRXDSCI接收数据引脚和SCITXDSCI发送数据引脚；SCI通过一个16位的波特率选择寄存器,可编程选择64K种不同速率的波特率;SCI支持半双工和全双工操作,发送器和接收器的操作可以通过中断或转换状态标志来完成;5串行外设接口SPI模块串行外设接口SPI模块是一个高速同步串行输入/输出I/O口,它能使可编程长度1—16位的串行位流以可编程的位传输速率输入或输出器件;SPI可作为一种串行总线标准,以同步方式实现两个设备之间的信息交换,即两个设备在同一时钟下工作;SPI通常用于DSP控制器与外部设备或其他控制器之间的通信,用SPI可以构成多机通信系统,SPI还可以作为移位寄存器、显示驱动器和模数转换器ADC等器件的外设扩展口;6CAN控制器模块LF24xx系列DSP控制器作为第一个具有片上CAN控制模块的DSP芯片,给用户提供一个设计分布式或网络化运动控制系统的无限可能;CAN总线是一种多主总线,通信介质可以是绞线、同轴电缆或光导纤维,通信速率可达1 Mbps,通信距离可达10km;CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码,使网络内的节点个数在理论上不受限制;由于CAN 总线具有较强的纠错能力,支持差分收发,因而适合高干扰环境,并具有较远的传输距离;2407的CAN控制器模块是一个16位的外设模块,支持CAN2. 0B协议;CAN模块有6个邮箱MBOX0—MBOX5；有用于0,1,2和3号的邮箱的本地屏蔽寄存器和15个控制/状态寄存器;CAN模块既有可编程的位速率、中断方式和CAN总线唤醒功能；自动回复远程请求；自动再发送功能在发送时出错或仲裁是丢失数据的情况下；总线出错诊断和自测模式; 硬件方案论证测速传感器的选择方案一：使用测速发电机,输出电动势E和转速n成线性关系,即E=kn,其中k是常数;改变旋转方向时,输出电动势的极性即相应改变;方案二：采用霍尔传感器,霍尔元件是磁敏元件,在被测的旋转体上装一磁体,旋转时,每当磁体经过霍尔元件,霍尔元件就发出一个信号,经放大整形得到脉冲信号,送运算;方案三：在电机的转轴上套一码盘,利用光电对管测脉冲,每转一圈OUT端输出若干个脉冲;本设计中码盘每转一圈,输出4个脉冲经比较,方案一中的测速放电机安装不如方案二中霍尔元件安装方便,并且准确率也没方案二的高,并且方案二不需A/D转换,直接可以被DSP接收;但方案二的霍尔传感器的采购不是很方便,故采用方案三,它具有方案二的几乎所有的优点;方案三中可以采用定时的方法：是通过定时器记录脉冲的周期T,这样每分钟的转速：M=60/4T=15/T;0也可以采用。
基于DSP的变频空调室外机控制系统的设计
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制 冷 与 空 调
２０ ０ ７年 第 ２期
基 于 ＤＳ Ｐ的 变 频 空 调 室 外 机 控 制 系 统 的设 计
高 向 阳 刘跃 敏 金 社 霞 ２
４ １０ ７ ０ ９） （ 河南科技 大学 ４ １０ ， 洛 阳单 晶硅有 限责任公 司 ７０ ３
改变 压缩 机 电动 机 的转 速 ， 时通 过控 制 电子膨 胀 同 阀 的开启 度 ，合 理 的控 制制 冷 剂 的流 量 ，从 而使 制 冷 量按 比例 的变化 。
遥控器 信号 ｆ
作 为 室外 机控 制 单 元 的主 芯 片 ， 据其 需 要完 根
成 的 控 制 任 务 特 点 ， 决 定 采 用 Ｔ 公 司 的 Ｉ Ｔ ３０ Ｆ ４ ７系 列 数字 信 号 处 理器 。该 ＤＳ 芯 ＭＳ ２Ｌ ２ ０ Ｐ
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