逆变器的硬件系统示意图如图3 所示,主要由主电路、DSP 控制电路、驱动电路和变压器组成。主电路采用典型的AC/ DC/ AC 逆变电路,将输入的三相交流电经整流、滤波后供给逆变器。根据的特点,系统控制部分采用TI 公司DSP24x系列的TMS320L F2407A。DSP 是控制系统的核心,它接收外部信息,按预定算法实时计算三相PWM 波形数据,并由它产生三相6 路PWM 信号,然后再经驱动电路去驱动逆变功率开关,完成三相SVPWM 逆变。
驱动电路采用日本三菱公司为驱动IGB T 设计的专用集成电路M57959L 及其外围电路构成。DSP 输出SV PWM 信号可通过驱动模块M57959L 直接驱动IGB T 管。当M57959L 检测到IGB T 管上的过流信号持续时间大于2. 5μs 时,则发出故障信号,否则保护电路不动作。故障信号产生EXTIN T 中断,封锁各路SV PWM 信号,快速关断IGB T。
软件设计
在软件编写中,根据逆变器的控制要求,全部采用编译效率{zg}的汇编语言,这样可更有效地利用TMS320L F2407A 的高速数据处理能力。同时,软件中尽量使用240x 系列DSP 的复合指令,如MPYA 、SPAC、L TS、DMOV 等,以{zd0}程度地精简程序,减小DSP 运算量。软件设计选用纯软件波形生成法,该方法从开关时间参数的计算到输出向量的选取,全部采用软件实现。软件由三部分组成,即主程序,定时器周期中断子程序和保护中断子程序。主程序负责各种初始化工作;保护子程序完成故障监控和故障处理功能。程序主体为定时器周期中断子程序[628 ] ,负责完成SV PWM 的算法及PWM 波的输出。程序流程图所示。实验结果本设计系统经过硬件设计, 软件计算完成PWM 波的输出,经过试验测得感性负载端的线电压和相电流,如图5 、6 所示,线电压和相电流实测值与理论计算值的误差可以控制在1 %以内,达到了预期的期望值。　这种设计方案目前已在油田中开始了运行,从运行的情况来看符合并且达到了油田钻机变频调速启动转矩大、启动电流小、耐负载冲击力强的特点,同时还具备过流、过压、过载、短路、超温、缺相等保护功能,得到了使用单位的认可。逆变器的优劣关系到变频器的优劣,变频器的优劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性。
数控逆变器的使用已经初显其强大的生命力,其具有高集成度、高性能比、外围电路简单的特点,其开发研制生产以成为发展前景十分诱人的朝阳产业。