电压空间矢量调制的软件设计

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用到电机转速 ， 因而 ， 每一次 Ｐ ＷＭ 中断就进行转 求 出 １ 、ｔ 和 ， １ ２ ０的 僵 速的测量 ， 以确保系统的实时性。这样的话 ， 就会 ｊ 出现 一个 问 题 ， 由于采 样 的周期 很 小 ， 有可 能 就是 将 ｌ、 ｔ 、 １ 的 值 装 入 比 较 ２ 在几个采样周期内， 电机转速都保持不变 ， 这样就 寄 存 器 ｃＭ Ｒｘ Ｐ 中 有可能引起计算 的大量浪费 ， 因而 ， 在采样结束 ， 且进行 电机转速计算 以前必 须判断其值是否变 Ｊ 化， 如果不变 的话 ， 那么就按照原来 的转速 ， 不用 清 中 断 标 志 ， 中 断 返 回 重新计算 ， 如果变的话 ， 则需要重新计算速度。为 了使系统具有 良好 的调速性能，通常要构建一个 图 １ ＳＰ Ｖ ＷＭ 中断程 序 流程 图 闭环 系统 。 因此 需 要 速度 调节 器 和 电流调 节 器 。 最后通过转速频率显示模块来显示与电机转 主要讲述 了整个控制 系统软件 的设 计和实 速相对应的频率。 由于只有三个数码管， 因此只能 现 。首 先 介 绍 了 Ｄ Ｐ软 件 开发 系 统 ， 软 件 系 统 Ｓ 该 显 示三 位 ， 在 软件加 了一个 转 速处 理 环 节 ， 终 的基本组成及整个系统 的软件设计流程 ，分别介 故 最 显 示 的是频 率 。 绍 了本 系统 的 主程 序设 计 、中断 服务 子 程序 设 计 ｃ ． 根据测量值进行矢量变化和计算 和故障显示 中断服务子程序设计 ，并列出了每一 整个系统最为核心的算法就是矢量控制 ， 但 部分程序的流程 图，使该系统的软件设计更加简 这里讲的矢量变换指的是狭 义的 ，因为此处的矢 单 明 了。 参 考文 献 量变换就是指从 （， ｃ一（， 、 ，） （，） ｂ ） ） （ ｐ 一 ｄｑ、 ， 。 （，） （ ， 的变换 。 ｄ ｇ 一 ａ ） 『 刘和平，王维均等． Ｍｓ２Ｌ ２０ Ｄ Ｐ Ｃ语言 １ ］ Ｔ ３ ０ Ｆ４ ｘ ｓ ｄ Ｖ ＷＭ输 出 ．Ｐ Ｓ 开发应 用『 １ ｎ ．北京： 空航天大学出版社， ０ ３ 航 ２０ ． ８－ ５ ４ ９ ＳＰ Ｖ ＷＭ 中断程序流程图如图 １ 所示 。 ２ ． 障 显示 中断 服务 子程 序 的设 计 ４故 ［］ 燕 宾．变频 调速 应 用技 术 ［］ 京：机 械 工 ２张 Ｍ ．北 故障处理模块就是用来处理 当电机发生意外 业 出 版 社 ．２ ０ ．３ — ５ ０ ２ ０ ５ 故障时 ， 为了尽量避免元器件 的损伤［ 一旦出现 ［Ｚ ｅｙ Ｙ ． Ｓ ａｅ － ｅｔ Ｐ ４ １ ， ３ ｈｎｕ ］ ｕ ｐｅ Ｖｃｒ ｏ ＷＭ ｈ ｒ ｗａｅ ｎ Ｓ ｆ － 故障 ，ＭＳ２ Ｆ４ ７ Ｔ ３ ０ ２０Ａ就立即封锁 Ｐ ＷＭ的输 出 ； ｗ ｔ Ｔ ３ ０ ４ ／ ２ ｘ ｉｇ ｉ ＭＳ ２ Ｃ２ ｘＦ ４ Ｕｓｎ Ｈａｄ ｒ ａ ｄ ｏｔ 并报警。 ｗｒ ｅｅ ｎｄ Ｓ ｉ ｉｇＰｔ ｒｓＩ］ ｅａ Ｉ— ａｅ Ｄ ｔｍｉｅ ｗｔ ｎ ａｔｎ Ｇ．Ｔｘｓ ｎ ｒ ｈ ｅ ｔ ｍｅ ｔ ｐ ｌ ｔ Ｒｅ ｏ ｔ ｐ ａ ２ ， ９ ９ ｒ ｃ ｏ 故障显示中断服务子程序的主要任务是 ： 当 ｓ ｕ ｎ ｓ Ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｐ ｒ Ｓ ｒ５ ４ １ ９ ３ 前控制系统出现意外不可控的情况时，那么 Ｄ Ｐ Ｓ 吴波涛， 恩云．基于 Ｄ Ｐ的矢量变频调速系 谭 Ｓ 就会发生故障中断 ，立即关闭 ＩＭ模块，并显示 统的 研 究『１ 汉： 汉理 工 大 学， Ｏ９ Ｐ Ｄ． 武 武 ２ ． “Ｒ Ｏ ” Ｅ Ｒ Ｒ 。以便及时保护系统， 由于故障而引 使 起 的损失减小到最低 。
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信 ｆ Ｉ 息 产 业
黑龙ห้องสมุดไป่ตู้江——
技 信 总
电压空问矢量调制的软件设计
陈 和 娟
（ 锡 商业 职业技 术 学 院 ， 苏 无 锡 ２４ ５ ） 无 江 １１３
摘 要： 电气传 动控制在现代化建设中起着极为重要的作用 ， 为了满足 高性能、 节能和环保的要求 ， 交流调速控制 系统以其特有的优点正逐 步取代传 统的直流调速， 电气传动领域中扮演着重要的角色。 在 就是以此为背景对变频调速 系 统的电压空间矢量调制进行 了 软件的设计， 出了主程序、 给 串口中断程 序、Ｖ ＷＭ 中断程序等程序流程图和部分程序清单。 ＳＰ 关键词： 电压空间矢量调制 ； 程序 ； 设计 随着现代技术的发展 ， 虚拟仪器技术正在逐 步走向成熟，它的主导思想是利用软件替代 和简 化硬件，利用基本的硬件电路和软件技术达到系 统多功能集成 、 容易修改的要求。 本系统功能的实 现 主要 是依 靠 软件 的设 计 来实 现 完成 。设计 采 用 模块化设计 ， 将系统分为若干个模块 ， 分别实现各 项功能 ， 这样在软件调试过程 中， 各个模块的独立 调试有有助于问题的发现和解决 ，在一定程度上 节约了程序的调试时间。 １Ｄ Ｐ软件开发简介 Ｓ Ｔ 公司为 Ｔ ３ ０系列的集成与调 试提供 Ｉ ＭＳ２ 的工具包括 ： 软件仿真器 、 标准评估模块 、 扩展开 发系统 、集成软件 Ｃ Ｓ ｆｏｅ ＣｍＰｓｒＳｔｉ 。 Ｃ Ｃｄ ｏ ｏｅ ｕｄｏ ） Ｄ Ｐ可以使用汇编语言或 ｃ语言编写的源程序代 Ｓ 码。 Ｃ Ｃ Ｓ是一个完整的 Ｄ Ｐ集成开发环境 ， Ｓ 也是 目 前最优秀、 最流行的 Ｄ Ｐ开发软件之一。 Ｓ ２系统软件总体设计 本系统的软件 由两部分构成： 、 一 上位机 的 控制显示程序； 、 二 下位机的控制程序。上位机主 要负责电机参数的设定 ，包括转速给定 以及接受 下位机传上来的当前速度信息 ；同时为以后电流 电压波形 的实时显示做好准备。下位机 主要负责 电流采样 、 转速采样 、 矢量变换 、ＷＭ输 出以及串 Ｐ 行通 讯 、 速显 示 等 。 转 ２１ ． 主程 序 的设计 主程序主要包括硬件初始化和软件初始化 硬件初始 化主要对 Ｄ Ｐ的时钟进行 配置 ， Ｓ Ｃ Ｋ Ｎ １０ Ｃ Ｋ Ｕ ＝ ０ 锁相环为使能 ， Ｌ Ｉ ＝０ Ｍ，Ｌ Ｏ Ｔ ２ Ｍ， 关闭 看 门狗 ；／ ＡＤ转换器的配置 、Ｏ端 口的输人类型 Ｉ ／ 及 电平类型初始化 、Ｐ 和 Ｓ Ｉ ＳＩ Ｃ 模块初始化 、事件 管理模块初始化、 中断处理初始化。 软件初始化主 要设置标识变量、 计数变量的初始值 ， 即对各个变 量相对应的存储单元的初始化赋值。用标么值形 式计算方便 ， 并且可以达到很高 的精度 ， 至此 ， 异 步电动机的标么化模型就建立起来 了。 ２２串行 口中断服务子程序的设计 ． 串行 口中断服务子程序的主要任务是：． ａ接 收来 自Ｐ Ｃ机设定的电机参数 ；． ｂ 传递转速信息给
３ 结论
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Ｐ Ｃ机 。
（ ０、 １傲 目相等 。 Ｏ ） １ｌ （
Ｐ ＷＭ中断服务子程序的主要任务是： ａ负责 ＡＢ两相的电流值的采样 ， ． 并实现 Ａ Ｄ ／ 转换电流经过 Ｃ Ｔ模块采样 ＿ ｌ ＇ ， 以后 直接以电流的 形 式 输 到 Ｔ ３０ Ｆ ４７ 由于测 得 的量 全 部 为 ＭＳ２ Ｌ ２ ０Ａ， 正， 因此 ， 必须经过相应的处理 。处理的办法就是 根据电机模型的额定值 ， 加一个偏移量 ， 对于量程 为 Ｏ５ 一Ｖ的 Ｌ Ｍ模块来说 ， 以 ２ Ｖ为偏移标 Ｅ 就 ． ５ 准， 当测得的量小于 ２ Ｖ时， ． ５ 那么就说明电流值 是负的， 反之则表明电流值是正的。 最后的计算量 放在在数值寄存器 和 ｉ中。 ｂ ｂ ． 根据脉冲编码器的信息计算当前的转速和 值 本 系 统采 用 的是 Ｍ 法 测 速原 理 ［ 即在 某 一 ２ １ ， 采样时间内，通过对脉冲的计数来确定电机转速 的大小。设采样时间为 ，光电码盘的脉冲数为 Ｐ， 在采样时间内所测到 的脉冲数为 ｍ， 电机转 则 速 Ｎ ｒｍ ｎ 为 ： 。 （／ ｉ） 二 。由于矢量算法需实时
获 取
Ｕ。 的 相 角 ，
０
』
判 断 Ｕ
。
的 象 限
Ｊ
计 算 ｓ ｎ０ 、 ｃ ｓ ｉ ｏ０
０
计 算 的 Ｕ 分 量 Ｕ Ｕ 和
ｊ
判 断 己 川 所 在 的 扇 区 ，
ｊ
２３Ｐ ． ＷＭ中断服务子程序的设计 在每个 Ｐ ＷＭ周期中，必须解决空间矢量的 切换次序问题 ，不同的开关模式将产生不同的波 形模式 。 这里给出两种对称开关模式的实现方案 ， 种是很容易由 Ｄ Ｐ的软件编程确定 切换次序 Ｓ 的软件模式 ； 另一种是由 Ｄ Ｐ 空间矢量状态机 Ｓ 硬件 来 实现 的 。 软件模式方案的特点 ：．在每个 Ｐ ａ ＷＭ周期 中， 每一个 Ｐ ＷＭ通道都要切换 ２ 。ｂ 次 ． 每个扇区 的开关顺序 固定。ｅ 每个 Ｐ ． ＷＭ周期均以零矢量 ｆｏ） 始和 结束 。 ． Ｐ ｏｏ开 ｄ每个 ＷＭ 周 期插 入 的零 矢量