河南科技大学学报（自然科学版）基于TMS320LF2407的小型变频器设计田丰1，3，彭晓南2（1.河南科技大学电子信息工程学院，河南洛阳471003；2.河南科技大学机电工程学院，河南洛阳471003；3.中国农业银行洛阳分行，河南洛阳471000）该变频器硬件部分由主电路、操作面板和辅助开关电源等部分组成；软件部分用于实现控制功能，能够实现：PWM信号的产生、模拟信号的采集与处理、故障处理、人机界面通讯和参数设定的处理以及运行模式的选择。
该变频器具有体积小，结构简单，控制灵活的特点，可以满足对调速要求高的场合。
刖言随着电力电子技术和微机控制技术的迅速发展，交流变频调速系统的性能指标己完全可以与直流调速相媲美，交流调速正在逐步取代直流调速。
目前，作为变频调速系统核心部件的变频器有两个研究热点：一是将变频器的功率做的更大，满足超大功率场合调速拖动的需求；二是将功率做到更小，满足小功率、超小功率场合的需求。向大功率方向扩展所要解决的主要难题是提高可靠性和稳定性，向超小功率方向扩展要解决的主要难题是提高性价比。而计算机技术和专用控制芯片的发展，使得提高小功率变频器的性价比成为可能。小功率特别是超小功率变频器的应用对象遍布各行各业，例如在各种小型变频家用电器、小型的纺织生产线、输送带、压缩机、磨粉机、搅拌器、送风机、测试台以及风洞等方面均有应用，一旦推广，必将产生可观的经济效益和社会效率。
由于先前的变频器大多采用单片机作为控制核心，而单片机存在着运算速度慢、不易实现复杂控制算法、外围电路复杂等缺点，随着调速要求的提高，基于单片机控制的变频器，己不能满足实际需要，而数字信号处理器则具有运行频率更高且集成许多外围控制电路等特点，非常适合进行电机控制。
本研究拟采用变频器交-直-交电压型逆变电路的电机控制专用高速数字信号处理器（DSP）TMS320LF24074和拥有强大的运算功能，可以高效完成电机实时控制算法7，进行小型变频的设计，从而降低成本。
TMS320LF2407的特点与变频器系统的组成设计的小功率变频器系统采用TI公司的TMS320LF2407处理器作为核心控制芯片，利用它丰富的外围电路，强大的功能来实现所有的工作、控制和相应的保护功能，该芯片主要有以下特点：采用高性能静态CMOS技术，使得供电电压降到3.3V，减少了控制器的功耗；40MIPS的执行速度使指令周期缩短到25ns，从而提高了控制器的实时控制能力和响应速度。
片内有高达32K字16位的Flash程序存储器，高达2.5K字16位的数据/程序RAM，544字的双端口RAM，2K字的单口两个事件管理器模块EVA和EVB，每个模块包括：2个16位的通用定时器，8个16位的脉宽调制（PWM）通道。它们能够实现三相反相器控制，PWM的对称和非对称波形，当外部引脚PDPINTx出现合理论。
低电平时，DSP快速关断PWM输出，可编程的PWM死区控制可以防止上下桥臂同时导通；3个捕获单元，片内光电编码器接口，16通道A/D转换器。事件管理模块适合控制交流感应电机、无刷直流电机、开关磁阻电机、步进电机、多极电机和逆变器。
可扩展的外部存储器，共有192K字空间，方便了程序的调试。
看门狗定时器模块（WDT），监测系统的运行状态，提高了系统的可靠性。
5个外部中断（两个功率驱动保护、复位和两个可屏蔽的中断），当检测到直流母线上出现过流时，通过PDPINT使TMS320LF2407通过内部硬件自动封锁六路PWM输出，同时申请中断对故障作进一步的处理。
电源管理包括有3种低功耗模式，能独立将外设器件转入低功耗工作模式，减少系统的功耗。
10位A/D转换器的最小转换时间为500ns，大大提高了A/D的采样和转换速度|91.可以用来检测变频器输出的电压和电流及其它相关信号，显示在控制面板上。当输出电压和电流出现异常时，经快速采样和转换后，调用相应的处理程序，做进一步的处理，调整变频器的输出。由于采用了高速DSP芯片和快速A/D，缩短了DSP响应和处理保护电路信号的时间，避免造成更大的损失。
其中，事件管理模块是实现变频调速的关键，也是该变频器设计的重要特点。利用该芯片的事件管理模块，可以十分方便地输出调速所需的变频、变压的同步PWM波形，作为三相逆变器的驱动信号，逆变器的输出驱动三相感应电机，构成了最简便的变频调速系统。利用芯片的功率驱动保护中断，可以构成相应的保护电路。当输入电压过高，三相逆变器输出电流过大，TMS320LF2407会立即关闭PWM波形输出，可以保护功率器件。该变频器输入为常用的50Hz、220V交流，故特别适用于小功率及超小功率调速场合。变频器的控制面板采用专用的键盘和显示芯片HD7279101.为降低成本，辅助开关电源部分采用价格低、性能良好、外围元件少的UC32|n|.变频器的原理框图如所示。
本文关键字：变频器 应用案例，变频技术 - 应用案例
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