李皓東 夏加寬 來源：《電子技術應用》

     摘要：提出了一種基于tms320f241數(shù)字信號處理器（dsp）的控制系統(tǒng)，可使變頻空調(diào)實現(xiàn)全數(shù)字化調(diào)速。該系統(tǒng)充分利用dsp芯片具有高性能處理能力以及先進的控制技術，并用智能功率模塊驅(qū)動空調(diào)壓縮機，從而使其結構簡單、運行性能好、噪聲低、可靠性強。實驗結果表明了該方案的可行性以及dsp應用于變頻空調(diào)控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。

     關鍵詞：數(shù)字信號處理器

     變頻空調(diào) 智能功率模塊

     目前，傳統(tǒng)空調(diào)器仍然占空調(diào)器市場的主要地位。它由室溫決定啟、�？刂品绞剑没\型機電控制壓縮機調(diào)節(jié)冷氣和曖氣。但因壓縮機轉(zhuǎn)速恒定和采用簡單的控制方式，因而使傳統(tǒng)空調(diào)器有溫度調(diào)節(jié)能力差、運行效率不高等缺點。因此我們采用dsp技術、交流永磁電動機、空間磁場定向控制技術和空間矢量脈寬調(diào)制技術（svpwm）等開發(fā)出一個新的控制系統(tǒng)，與傳統(tǒng)空調(diào)的控制系統(tǒng)相比，它具運行性能好、效率更高、噪聲低、節(jié)能效果非常顯著等特點。

     在新的控制系統(tǒng)中，針對變頻空調(diào)設計的tms320f241

     dsp提供了一個可編程的產(chǎn)品開發(fā)平臺，用戶可以基于這個平臺開發(fā)出交流、直流和一拖多等系統(tǒng)，并進一步進行產(chǎn)品的升級換代。而且，先進的電機控制算法將幫助用戶解決變頻空調(diào)設計上的一些技術瓶頸，如降低系統(tǒng)的能耗及噪聲。dsp具有高性能的運算能力，適用于不同類型的數(shù)字控制裝置，可以取代以往昂貴的傳感器和外部元件，從而降低系統(tǒng)成本，大大縮短廠商研發(fā)周期。新一代dsp產(chǎn)品中，將提供保密功能，防止軟件被盜版，以保護用戶核心技術。本文提出基于tms320f241dsp的空調(diào)控制系統(tǒng)，充分利用其面向電機控制的外設，使控制系統(tǒng)結構更簡單、性能價格比更高。

     1 系統(tǒng)控制原理

     控制系統(tǒng)采用空間磁場定向控制策略。為了實現(xiàn)對電磁轉(zhuǎn)矩的有效控制，在同步旋轉(zhuǎn)坐標系中把定子電流矢量分解為兩個分量：一個分量與電極磁動勢重合，稱為轉(zhuǎn)矩電流分量，即q軸電流分量；另一個分量與勵磁磁場重合，稱為勵磁電流，即d軸電流分量。通過控制定子電流空間矢量的相位和幅值大小，也就是控制轉(zhuǎn)矩電流分量和勵磁電流分量的相位和幅值大小，來實現(xiàn)對磁場和轉(zhuǎn)矩的解耦控制。這樣，就可將交流永磁電動機模塊成他勵直流電動機，從而獲得與直流電動機同樣的調(diào)速性能。

     svpwm控制信號是dsp利用其內(nèi)部硬件產(chǎn)生的數(shù)字化信號。從逆變器的工作狀態(tài)看，功率器件共有八種方式導通，上橋臂器件導通用“1”表示，下橋臂器件導通用“0”表示。如圖1所示，六個有效矢量（v1～v6）和兩個位于原點的零矢量（v0&v7）組成了基本電壓空間矢量。利用它們的線性組合，可以獲得更多與基本電壓矢量相位不同的新的更多的電壓空間矢量，最終構成一組等幅不同相的電壓空間矢量，從而形成盡可能逼近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場。這樣，在一個周期內(nèi)，逆變器的開關狀態(tài)就要超過六個，而有些開關狀態(tài)會多次重復出現(xiàn)，所以逆變器的輸出電壓是一系列等幅不等寬的脈沖波。這就形成了電壓空間矢量控制的pwm逆變器。

     例如，在圖1第3扇區(qū)中，依平行四邊形法則可得：

     由電壓空間矢量定義式可解得：

     式中，t4，t6為一個周期內(nèi)第4和第6功率器件的開斷時間。

     當t4，t6不足時插入零矢量補足，一般為：

     2 tms320f241的結構特點

     tms320f241為美國ti公司推出的一種適用于電動機控制dsp芯片。該芯片的執(zhí)行速率很快，內(nèi)部采用多總線的哈佛結構，流水作用，20mhz的內(nèi)部時鐘頻率下，指令周期僅50ns[1]。cpu具有32位中央算術邏輯單元和專用硬件乘法器，可在一個指令周期內(nèi)完成一條16位乘以16位的乘法運算。存儲器有8k片內(nèi)閃爍存儲器。豐富的事件管理器包括兩個16位通用定時器、五個比較器、三個捕獲單元，其中兩個捕獲單元有正交