最新S硬件结构及工作原理分析研究报告.docx
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateS硬件结构及工作原理分析研究报告S硬件结构及工作原理分析研究报告S120硬件结构及工作原理分析变频器分类(1)根据变流环节不同分为: 1. 交-直-交变频器先将频率固定地交流电“整流”成直流电,再把直流电“逆变”成频率任意可调地三相交流电.2. 交-交变频器把频率固定地交流电直接转换成频率任意可调地交流电.b5E2RGbCAP(2)变频器按其供电电压分为:低压变频器
2、( 110V 220V 380V ) 、中压变频器( 500V660V 1140V ) 和高压变频器( 3KV 3.3KV 6KV 6.6KV 10KV ).p1EanqFDPw(3)根据直流电路地储能环节(滤波方式)分为:1. 电压型变频器其储能元件为电容器.中、小容量变频器以电压型变频器为主.DXDiTa9E3d2. 电流型变频器其储能元件为电感线圈(4)变频器按其功能分为:恒转矩(恒功率)通用型变频器、平方转矩风机水泵节能型变频器、简易型变频器、迷你型变频调速器、通用型变频器、纺织专用型变频器、高频电主轴变频器、电梯专用变频器、直流输入型矿山电力机车用变频器、防爆变频器等.RTCrpUD
3、GiT最常用地为交直交电压型变频器变频器地工作原理变频器硬件组成电源模块,电机模块,控制单元CU320,(采样部分,驱动部分)外围设备(制动单元,接口模块-通讯板,编码器)5PCzVD7HxAS120配置示意图控制单元CU320接口图CU320接线图通讯板实物图电机模块地接线图电机轴上安装地编码器转换模块编码器接口模块实物图SMC 30 地接线图及各管脚含义变频器工作原理系统通过以键盘智能控制芯片HD7279A为核心地键盘输入系统运行所需参数(频率也可以通过模拟给定),再通过DSP实时计算出脉宽,最终将PWM信号通过外围驱动电路,转化成能驱动功率模块IPM地信号,控制逆变器地输出.同时DSP通
4、过采样电路对系统实时采样,一方面监控系统工作状态,供LED显示,另一方面还实时检测系统故障,以便能及时地加以保护并诊断故障原因.jLBHrnAILg变频器地结构原理图逆变电路原理图硬件电路地结构本文研究开发地通用变频器采用交一直一交电压源型主电路结构形式,控制芯片是以TI公司地MS320LF2407ADSP为控制核心,硬件电路分为:主电路部分、控制电路部分、采样检测及保护电路部分.系统结构框图如图4一1所示9:xHAQX74J0XTMS320LF2407A简介及资源配置(概括说,TMS320LF2407A是TI公司推出地一款定点DSP控制器,它采用了高性能静态CMOS技术,使得供电电压降为33
5、V,减小了控制器地功耗;40MIPS地执行速度使得指令周期缩短到25ns(40MHz),从而提高了控制器地实时控制能力;集成了32K字地闪存(可加密)、25K地RAM、500ns转换时间地AD转换器,片上事件管理器提供了可以满足各种电机地PWM接口和IO功能,此外还提供了适用于工业控制领域地一些特殊功能,如看门狗电路、SPI、SCI和CAN控制器等,从而使它可广泛应用于工业控制领域.)LDAYtRyKfETMS320LF2407A采用高性能静态CMOS技术,25ns指令周期,速度为40MIPS,低电压3.3V设计;总寻址范围192K字,其中包括64K程序空间,64K数据空间,64KI/O空间;
6、片内程序空间集成32K字Flash;数据空间集成2.5K字RAM,包括544字DARAM,2K字SARAM;两个事件管理模块EVA、EVB,分别提供两个16bit全局计数器,8个脉冲宽度可调调制通道PWM,三个外部事件地定时采样捕获单元;同步地16通道高性能10bitADC,转换速率为500ns;串行异步通信接口(SCI)、串行同步外设接口(SPI)、CAN总线2.0接口.由于TMS320LF2407A集成了多种数据传输接口,并且片内集成ADC模块,可被广泛用于控制、接口转换以及数据采集等领域.Zzz6ZB2Ltk充分利用TMS320LF2407A芯片自身地资源,其数据空间地分配如图2所示.在
7、地址0060-007F数据空间,存放FAT32文件系统地重要参数和3个文件信息表,可以同时访问3个文件,满足很多应用场合地要求.文件信息表极为简单,其结构见图2,它提供了文件访问所需要地必要信息,能够方便地对文件操作.在文件信息表中,直接存放要访问地文件地目录所在地逻辑扇区号,避免了地址地重复计算,并记录了当前文件内容缓冲区存放地内容所在地簇号,便于对FAT分区表进行搜索.由于对文件地访问需要经常搜索FAT分区表,为了减少重复读取同一扇区地次数,分配了两个FAT表扇区缓冲区.为要访问地文件分配了文件目录缓冲区和文件内容缓冲区,大小均为256字(1个扇区地大小).很多应用场合可能仅需要同时访问一
8、个文件,为了提高数据传输率,可将文件内容缓冲区大小扩充到2565字,即将文件目录缓冲区2、3和文件内容缓冲区2、3作为文件内容缓冲区1地扩充.由于TMS320LF2407A只有8级硬件堆栈,为保证系统软件工作地稳定性和正确性,且方便函数调用进行参数传递和临时变量地存放,将地址0200-02FF地数据空间作为系统函数调用堆栈段.另外,TMS320LF2407A集成了多种通讯接口和两个事件管理器,很多实时功能实现均依赖中断来实现,能响应地中断信号多达50个,为了满足实时性地要求减少软件设计地复杂度,将地址0300-03FF地数据空间作为中断程序地堆栈段.dvzfvkwMI1采样及保护电路地设计TM
9、s320LF2407DSP具有5个外部引脚中断:复位(RS),两个功率驱动保护中断(PDPINTA(B)和两个可屏蔽中断(XINTl/2).同时内核提供了一个非屏蔽中断(NMI)和6个按优先级获得中断服务地可屏蔽中断(INT1一inT6).这些中断源为设计系统保护电路提供了诸多方便.本文设计了硬件和软件相结合地全面地保护措施,下面首先介绍硬件保护电路地设计.rqyn14ZNXI交流电流采样电路地直流侧过流保护电路原理图直流侧电压检测电路欠压,过压保护电路控制板功能:本文在以TMS320LF24O7ADSP为核心开发地控制板上,利用其数字和模拟接口完成PWM信号输出、AD转换、人机界面和模拟控制
10、端子地设计.EmxvxOtOco控制板电源部分电路TMS320LF2407A采用高性能静态CMOS技术,使工作电压降到3.3V,有效减少了控制器地功耗,同时也对供电电源提出了更高地要求,况且其他元器件采用5V供电,所以必须要设计电源转换电路.这里我们选用TI公司专门为其DSP系列产品推出地电源转换芯片TPs7333.TPs7333为s0一8封装,3.3v输出,输出电流达到5oomA,具有上电复位功能,同时能随时检测输出电压,当输出电压不稳定或低于复位门限电压时,复位引脚RESET产生200ms地复位信号进行保护.DSP及其外围电路既需要数字电源又需要模拟电源,设计时要用磁珠将他们隔离,提高系统
11、稳定性.电源转换电路如图4一13所示:SixE2yXPq5AD转换电路AD转换电路是系统中数字和模拟信号相互转换地通道,DSP通过此电路监测系统运行,与其他模拟设备进行数据交互.TMS320LF2407A自带两个10位模数转换模块,6ewMyirQFL这就使ADC转换电路地设计大为简化.ADC具有如下特征6:带内置采样/保持(S舰)功能:多达16路模拟输入通道(ADCINO一ADCIN15);自动排序能力,一次可执行最多16个通道地自动转换,而且每次要转换地通道都可以通过编程来选择;两个独立地最多可选择8个模拟转换通道地排序器(SEQI和sD之2)可以独立工作在双排序器模式下,或者级连之后工作
12、在一个最多可选择16个模拟转换通道地排序器模式;kavU42VRUs可单独访问地16个结果寄存器(RESULTO一RESULT15)用来存储转换结果;多个触发源可以启动AD转换;灵活地中断控制允许在每一个或隔一个序列地结束时产生中断请求.本文使用了6路A/D转换通道,分别包括3路交流电流模拟输入,l路母线电压模拟输入,1路模拟给定输入和1路反馈信号输入,由于该接口设计比较简单.y6v3ALoS89键盘、显示接口电路如上所述,HD7279A可同时驱动8位共阴极数码管和64键地键盘矩阵,本文根据系统需要,键盘设计成4X5式矩阵键盘,按键包括数字键、正反转,加速,停车,突出和写入键,显示采用5位共阴
13、数码管,可以显示数字和少量字母,并配有发光LED,用来指示各种运行状态.键盘、显示接口电路如图M2ub6vSTnP考虑到HD7279A作为一个慢速外设器件要与DSP这种高速器件接口,可以利用I/0口模拟串口时时序地方法来解决时钟频率相匹配地问题.又由于LF2407A接收和输出地电平是3.3V地CMOS电平,而HD7279是5V地TTL电平,中间必须加电平转换芯片74LVC4245,利用此芯片不但起到了电平转化地作用,同时也起到了驱动地作用,如图,通过电平转化芯片将HD7279A地片选端接地,DSP控制HD7279A工作只需占用4个I/0口,分别接同步时钟输入端CLK、串行数据输入输出端DATA
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