基于DSP的三电平逆变器异步电机直接转矩控制系统的设计
摘 要：本文介绍了基于DSP的三电平逆变器异步电机直接转矩控制系统的设计。以TMS320LF2407芯片为核心控制器件，构建了三电平逆变器异步电机直接转矩控制系统的硬件电路，并进行了控制系统的软件设计。 关键词：三电平逆变器；直接转矩控制； DSP 引言 对基
摘&&& 要：本文介绍了DSP的三的。以TMS320LF2407芯片为核心控制器件，构建了三的硬件电路，并进行了控制系统的软件。关键词：三电平逆变器；直接转矩控制； DSP引言对三电平逆变器的异步电机直接转矩控制，由于空间电压矢量较之两电平增加很多，而且不但要解决逆变器本身结构特点而带来的中点电压不平衡问题，同时还需要兼顾直接转矩系统磁链和转矩两个控制目标的相对独立和解耦，从而使得空间电压矢量的选择变得很复杂，计算量也大为增加。针对这些问题，本文以DSP为核心设计了三电平逆变器异步电机直接转矩控制系统，可对异步电机直接转矩系统进行有效的控制。
图1 三电平逆变器直接转矩控制系统的整体结构图
图2& 脉冲互锁电路图
图3 电平转换电路
图4 短路保护电路
图5 中断服务子程序流程图控制系统的硬件设计图1为三电平逆变器直接转矩控制系统的整体结构图。系统的硬件电路由主电路、驱动电路、信号互锁电路、检测电路、电平转换电路、保护电路、脉冲分配电路和TMS320LF2407开发板等几部分组成，本文着重介绍其中的信号互锁电路、检测电路、电平转换电路、保护电路和TMS320LF2407开发板。信号互锁电路的设计信号互锁保护电路是为了防止互补桥臂上下晶体管的直通。因为在异常情况下，本应该互补的驱动信号有可能同时为高电平，引起互补桥臂中上下晶体管的直通而损坏功率管。为了防止这种情况的发生，在PWM脉冲输出电路中设计了信号互锁保护电路，如图2所示。本电路中采用了74HC00，该芯片内含四个独立的与非门。这主是考虑到对一相而言，1管和3管的驱动信号互补，2管和4管的驱动信号互补，所以必须对1管和3管的驱动信号、2管和4管的驱动信号分别进行互锁。检测电路的设计因为直接转矩控制系统的磁链模型里，需要电动机定子的三相电压和电流，因此需要检测这两个参数。由于从逆变器输出的线电压信号是由一系列不等的等幅脉冲构成，而如果用普通的电压传感器，它的反应时间远较电流传感器长，达20~100s，因此电压信号经过传感器后畸变较大，从而控制效果也会较差。因此本系统采用霍尔电压传感器和霍尔电流传感器来测量。选用了莱姆公司生产的LEM电流、电压传感器。LEM电流、电压传感器可以测量直流、交流和脉冲波形的电流和电压。在原边电路和副边电路之间有很高的绝缘强度，这样可以有效地保护副边的测量设备和人身安全。而且还具有准确、快速性能，其反应时间可在1s以下。本系统中检测电压所采用的电压传感器的型号为LV28-P，原边额定有效值电流为10mA，副边额定有效值电流为25mA，响应时间为40s，采用±15V电源供电，精度为±0.6%，原边电流测量范围为0~±14mA。检测电流所采用的电流传感器型号为LA28-NP，原边额定有效值电流为25A，副边额定有效值电流为25mA，响应时间为1s，采用±15V电源供电，精度为±0.5%，原边电流测量范围为0~±36A。电平转换电路的设计TM320LF2407中的A/D转换通道只能接受0~+3.3V范围内的模拟信号，所以从LEM传感器输出的反馈电压值在输入到DSP之前必须调整到0~+3.3V之间。本系统的电平转换电路如图3所示，将LEM传感器输出的电压值进行了三级调整。第一级是将传感器输出的正弦电压信号缩放成为-2.5V~+2.5V的正弦信号；第二级是将-2.5V~+2.5V的正弦信号上抬2.5V，转换成0~+5V的信号；第三级是通过运算放大器进行运算放大，得到DSP所允许的0~+3.3V的电压。电路中采用的运算放大器为LM258，采用±15V电源供电。保护电路的设计本系统中短路保护电路使用的比较器是LM139，该芯片内含有两个独立的电压比较器，采用±15V电源供电。因为采样进来的电压信号是交流正弦信号，所以必须对采样信号的正半周和负半周分别进行保护 。如图4所示，在LM139的5脚和6脚分别设置了正半周保护翻转信号V+和负半周保护翻转信号V-。当采样进来的电压值大于V+时，比较器U12A的输出翻转为低电平进行保护；当采样进来的电压值小于V-时，比较器U12B的输出翻转为低电平进行保护。两路比较器的输出进行线与(即输出直接连接起来，只要有一路输出为低，总输出就为低)，合成总的短路保护信号。当采样进来的电压值处于V+和V-(即电路正常工作)时，比较器的总输出始终为高电平。上述的短路保护和IGBT驱动保护的输出全部连接到CPLD中，在CPLD中进行与运算，其输出引脚连接到DSP的引脚。这样，只要其中有一路输出为低电平(即电路出现故障)，则引脚输入为低电平，该中断有效，进而将PWM输出引脚置为高阻态。控制系统的软件设计软件流程TMS320LF2407的软件采用C2000汇编语言和C语言、在汉化中文CCS集成开发环境下编写。TMS320LF2407通过事件管理器启动A/D转换，获得电流、电压信号，实现对磁通、转矩的控制。整个软件包括三个部分：初始化、故障诊断、GP TIMERl中断服务程序。其中，初始化模块主要完成电机参数的给定、变量赋初值、定时器时间的设定、定时器服务子程序地址的设定等。中断服务程序是软件设计的核心，它完成几乎所有的控制算法，如A/D转换检测、3/2变换、磁通和转矩的计算、角度的获得、电压矢量选择、作用时间和死区时间的计算与设定、PWM的发生等，这个过程在一个采样周期(100s)内完成。中断服务子程序流程图如图5所示。　　　　　　　系统软件设计中的几个关键问题电机参数估算并标幺化在直接转矩控制系统中，各物理量的数值范围是不同的，而DSP的字长是一定的。为了保证计算的准确、高精度，在软件设计中，采用了电机的标幺值模型。本设计所采用的电机参数归一化如下：①选定电机以及系统的一些典型参数作为参照量；②将同类物理量与之比较，产生标幺值；③由于TMS320LF2407是16位定点DSP，为了给典型值以足够大的量化空间，同时考虑到每个物理量可能达到的最大值，因此采用Q12格式，这样可以保证在电机静态和动态时，程序都可以正确处理各个量。A/D转换TMS320LF2407内部集成了2个10位ADC，每个ADC通过多路开关和8个通道连接，在同一时刻可进行两路数据的采集。LEM传感器输出的电压信号经调理后转换为[0,+3.3V]的电压信号，输入到ADC的输入通道。在运算时，电流的测量值应转化为标幺值形式并用Q12格式表示。设Imax代表最大的测量电流，经A/D转换后表示为)。为了与实际值相对应，将经A/D转换后的数值减去512，这样实际测量电流[-Imax，+Imax]表示为[-512，+512]。由于电流的标幺值定义为测量电流和基值电流的比值，Imax的转换值为512，因此在将电流的测量值转换成Q12格式的标幺值模式时，应乘以系数：
(责任编辑：yheda)
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一种ARM控制的逆变器的设计方案
本设计以ARM作为控制核心，结合推挽升压电路和SPWM逆变电路，实现了将12VDC输入电压转换为110VAC交流正弦电压输出。实验表明，该逆变器具有电压纹波小、动态响应高和全数字等特点，能够满足实际需要。　　1.系统总体方案　　1.1 总体设计框图　　如图1 所示， 逆变器系统由升压电路、逆变电路、控制电路和反馈电路组成。低压直流电源DC12V经过升压电路升压、整流和滤波后得到约DC170V高压直流电，麦|斯|艾|姆|P|CB|样板|贴片|麦|斯|艾|姆|科|技|全国|首家P|CB样板打板。然后经全桥逆变电路DC/AC转换和LC滤波器滤波后得到AC110V的正弦交流电。　　逆变器以ARM控制器为控制核心，输出电压和电流的反馈信号经反馈电路处理后进入ARM处理器的片内AD,经AD转换和数字PI运算后，生成相应的SPWM脉冲信号，改变SPWM的调制比就能改变输出电压的大小，从而完成整个逆变器的闭环控制。　　file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-22790.png　　1.2 SPWM方案选择　　1.2.1 PWM电源芯片方案　　采用普通的P W M电源控制芯片，如SG3525,TL494,KA7500等，此类芯片的优点是能够直接的产生脉宽调制信号，但是它缺点是波形线性不好，而且振荡发生器是依赖充放电电路而产生波形，当要PWM芯片产生SPWM信号需要附加额外很多电路。　　file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-16851.png　　1.2.2 CPU软件方案　　采用CPU产生SPWM脉冲，如单片机、ARM或DSP等，此种方法的优点是脉宽可以通过软件的方式来调节，不仅精度较高，而且外围电路也很简单便宜。　　终上所述，选择STM32F107（ARM）完成SPWM脉冲的产生和整个逆变器的控制。　　2.系统硬件电路设计　　2.1 CPU控制器　　CPU是整个逆变器的核心部分，主要负责反馈信号的采集、数字PI闭环计算、PWM波输出、参数设置和外部通信。CPU采用的是ST公司最新推出的STM32F107系列ARM芯片。该系列芯片采用ARM公司32位的Cortex M3为核心，最高主频为72MHz,Cortex核心内部具有单周期的硬件乘法和除法单元，所以适合用于高速数据的处理。芯片具有三个独立的转换周期，最低为1μs的高速模数转换器，麦|斯|艾|姆|P|CB|样板|贴片|麦|斯|艾|姆|科|技|全国|首家P|CB样板打板。三个独立的数模转换器带有各自独立的采样保持电路，所以特别适合三相电机控制、数字电源和网络应用。芯片还带有丰富的通讯单元，包括1个以太网接口、5个异步串行接口、1个USB从器件、1个CAN器件、I2C和SPI等模块。　　2.2 驱动和逆变电路　　逆变主电路如图2所示采用基于H桥的单相全桥逆变电路。单相全桥逆变电路主要由Q1、Q2、Q3、Q4四个MOSFET构成。在AC于OUT之间如果加入负载就构成了逆变回路。控制Q1、Q2、Q3、Q4按一定的顺序导通、截止就能够得到所要的正弦波形。　　对于本设计，开关管的选择主要以它的额定电压和额定电流为依据。这里选择额定电压为500V,额定电流为20A的IRFP460N沟道增强型MOS管为开关管。可满足设计的要求。为了限制MOSFET门极的驱动电流，需要在门极串联限流电阻，防止由过流导致的器件损坏。　　2.3 滤波电路　　经过两路SPWM信号的驱动在负载电阻上产生的电压波形是按正弦规律变化的方波。它是一个双极性的SPWM波形。实际需要的是频率为50Hz的正弦波，因此需要将SPWM波进行滤波。一般的PWM逆变器采用LC低通滤波器。对于LC滤波器的设计，首先考虑滤波器的截止频率，LC滤波器的截止频率见式（1）。　　file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-23377.png　　综合考虑滤波器输出电压谐波失真度、系统的动态响应以及体积、重量等因素，选取截止频率，选取， .　　2.4 推挽升压电路　　推挽升压电路采用两个参数相同的MOSFET管和升压变压器组成，推挽变压器的特点是效率高，损耗低，适用于低输入高输出。推挽升压电路如图3所示，采用两个MOS管分别开通的结构，选取IPRF250场效应管，额定电流为30A,额定电压为250V,在可以满足要求的同时内阻较小，是最为合理的选择[3].　　file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-7057.png　　3.系统软件设计　　CPU主要功能是完成闭环PI控制算法、发送SPWM脉冲、故障保护、数据显示和远程通信。系统软件主要是对STM32芯片的编程，开发环境采用德国Keil公司KeiluVision4软件，编程语言采用C语言[4,5].　　file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-23381.png　　程序由主程序和若干子程序：通信程序、采样子程序、PWM中断程序、显示程序等组成。进入PWM中断后，麦|斯|艾|姆|P|CB|样板|贴片|麦|斯|艾|姆|科|技|全国|首家P|CB样板打板。首先对各路反馈信号进行采集和处理，该流程图如图4所示，然后经数字PI调节器运算后产生PWM脉冲输出，经驱动电路隔离放大后驱动MOSFET,实现整个逆变电源系统的闭环控制。　　逆变器采用全数字控制，所有参数均能通过显示面板进行设置，数码管够实时显示逆变器系统的输入电压、输入电流、输出电流、输出电压、运行状态、故障信息等，当发生故障时，CPU将所有PWM脉冲全部封锁，然后将过压、过流、过载等故障信息显示出来，并且蜂鸣器发声报警。　　4.实验结果　　其中图5（a）是CPU发出的两路互补对称的SPWM脉冲波形，死区时间是3图5（b）是全桥逆变电路其中一个桥臂上下MOSFET的驱动波形；图5（c）是逆变器输出交流正弦电压波形；图5（d）是逆变器电流输出波形。从图中我们可看出逆变器输出电压波形几乎不失真，输出电流THD控制在5%以内，达到了很好的控制效果。　　file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-26226.png　　5.总结　　本文提出的一种ARM控制的逆变器的设计方案，是基于ARM（STM32F107）的全数字控制的逆变器，其具有高精度、小体积、全数字等特点，所有电源参数直接通过人机界面设定并存储，并具备与上位机远程通信的功能。实验表明，该方案中做设计的逆变器能够实现软启动功能，当出现过流、过压、过载情况时，能够迅速封锁PWM脉冲和关断MOSFET,并及时将故障信息显示出来，实现了逆变器的智能化。亲，我们为你提供PCBA样板贴片焊接、BGA焊接、BGA返修一站式服务。样板贴片5片起，不限器件，不限地域，可接散料，交期快且准时，只需3天，加急1天。我们承诺焊接直通率为99%以上，并为客户提供免费返修保证!没有工程费，价格只有其他厂的三分之一，亲，你还在等什么。业务QQ: 联系地址：深圳市南山区科技园科智西路5号25栋2楼206
Powered by２０１１年８月１５日现代电子技术；Ａｕｇ．２０１ｌ第３４卷第１６期；ＭｏｄｅｒｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｉｑ；Ｖ０１．３４Ｎｏ．１６；基于ＡＲＭ７和ＤＳＰ双核控制的逆变电源设计；盛，姚萌；（华东师范大学信息科学技术学院通信工程系，上海；２００２４１）；要：为了有效解决逆变电源中存在的因单一复杂控制而；系统可扩展性差等缺点，设计实现了一种基于ＡＲＭ７；
２０１１年８月１５日现代电子技术
Ａｕｇ．２０１ｌ第３４卷第１６期
ＭｏｄｅｒｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｉｑｕｅ
Ｖ０１．３４Ｎｏ．１６
基于ＡＲＭ７和ＤＳＰ双核控制的逆变电源设计
（华东师范大学信息科学技术学院通信工程系，上海
２００２４１）
要：为了有效解决逆变电源中存在的因单一复杂控制而带来的系统运行高风险性、控制精度低，反馈调节时间长，
系统可扩展性差等缺点，设计实现了一种基于ＡＲＭ７ＣｏｒｔｅＸ＿Ｍ３内核的单片机ＳＴＭ３２Ｆ１０３和Ｔ１Ｃ２０００系列ＤＳＰ芯片
ＴＭＳ３２０Ｆ２８０８的双核控制逆变电源控制电路。通过在一台６ｋＶＡ工频双变换纯在线式单相小功率逆变电源上进行控制和
负载实验。结果表明，该设计方案有效解决了逆变电源系统中因控制核单一而导致的高复杂度高风险性的缺点，具有控制器模块化，抗干扰能力强，反馈调节速度快，内部接口扩展功能丰富等特点。
关键词：逆变电源；模块化；Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３，ＳＴＭ３２Ｆ１０３；ＴＭＳ３２Ｆ２８０８中图分类号：ＴＮ９１１―３４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００４―３７３Ｘ（２０１１）１６一０１８３―０３
ＤｅｓｉｇｎｏｆＩＰＳＳｙｓｔｅｍＣｏｎｔｒｏＩＢａｓｅｄ
ＡＲＭ７ａｎｄＤＳＰ
ＴＡＮＧＳｈｅｎｇ，ＹＡＯＭｅｎｇ
（Ｓｃｂｏｏｌ
ｏｆＩｎｆｏｍａｔｉｏｎ＆ＴｔｃｈｎｏＩｏｇｙ，ＥａｓｔＣｈｉ硼Ｎｏｍ８ｌ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒ
ｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｈｉｇｈｒｉｓｋｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｌｏｎｇｔｉｍｅｆｅｅｄｂａｃｋｒｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄ
ｓｙｓｔｅｍｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｓｉｎｇｌｅｃｏｍｐｌｅｘｃｏｎｔｒｏｌ，ａｄｏｕｂｌｅ―ｃｏｒｅｊｏｉｎｔ＿ｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒｉｎＶｅｒｔｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓ―
ｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｒｅａｌｉｚｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎ
ｔｈｅｊｏｉｎｔｃｏｎｔｒｏｌｏｆｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒＳＴＭ３２Ｆ１０３ｗｉｔｈＡＲＭ７Ｃｏｒ―
ｔｅ静Ｍ３ＣｏｒｅａｎｄＴＩＣ２０００
ｓｅｒｉｅｓ
ＤＳＰｃｈｉｐＴＭＳ３２０Ｆ２８０８．Ｉｔｕｓｅｓ
ＳＴＭ３２ｆｏｒｓｙｓｔｅｍｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
ａｎｄｈｕｍａｎ＿ｍａｃｈｉｎｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ａｎｄＦ２８０８
ｆｏｒｃｌｏｓｅ－ｌｏｏｐｆｅｅｄｂａｃｋｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｂａｔｔｅｒｙｃｈａｒｇｉｎｇ．Ｂｏｔｈｔｈｅｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｏｆ
ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｆａｃｉｌｉｔａｔｉｏｎｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｗｅｒｅｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．
Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｌｏａｄｉｎｇ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｎｅｗｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｈａｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｍｅｎｔｉｏｎｅｄａｂｏ、，ｅ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ
ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｖｅｎｄｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｉｎｖｅｒｔｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍ．
ＫｅｙｗＯｒｄｓ：ｉｎｖｅｒｔｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ；ｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ；ＳＴＭ３２Ｆ１０３；ＴＭＳ３２０Ｆ２８０８
本文描述了基于ＡＲＭ７ＣｏｒｔｅＸ－Ｍ３的单片机
ＳＴＭ３２Ｆ１０３
ＴＩＣ２０００
在电气智能化发展元处不在的今天，无数用电场合ＴＭＳ３２０Ｆ２８０８联合控制的ＩＰＳ核心控制电路，针对上离不开逆变电源系统（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ
ＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＳｙｓｔｅｍ，
述产品中的不足而提出了改进。所设计的ＩＰＳ核心控ＩＰＳ）为现场设备提供稳定的高质量电源，特别在如通制电路通过测试仿真及现场测试结果证明，这种新型信机房、服务器工作站、交通枢纽调度中心、医院、电力、ＩＰｓ设计改善了ＩＰＳ结构设计，满足ＩＰＳ运作的高要工矿企业等对电源保障有苛刻要求的场合。许多ｌＰＳ求，而且丰富了远程监控等人机交互接口，从而也间接产品因遵循传统设计而不符合或落后于现代电源理念，多方面节约用户的管理成本。突出表现为控制模块的单一复杂化，控制器芯片落后且１逆变电源整体介绍
控制任务繁重，模拟闭环控制而得不到理想的监控和反馈调节效果，并由此带来单个控制设备软硬件设计上的为满足电源敏感性设备对逆变电源的要求，目标隐患，这对ＩＰＳ电源输出造成不利影响，甚至对用电设ＩＰＳ采用本次设计的电路作为核心；以高速数字信号微备因为供电故障而导致灾难性后果［１。２］。数字化控制技处理器（ＤＳＰＴＭＳ３２０Ｆ２８０８）及外围器件作为信号产生术日趋成熟，而且在某些领先理念的电源设备控制应用及反馈检测调整模块；以ＡＲＭ７单片机ＳＴＭ３２Ｆ１０３场合得到应用［３。］，凸显出模块化、数字化控制已成为一及其外设作为人机交互逻辑控制模块，两个模块交互协种必然的趋势。
同控制。应用硬件自反馈调节ＳＰＷＭ波形输出，采用ＤＳＰ数字化算法提供高精度锁相技术。软件编程进行收稿日期：２０１１一０３―１４
全数字化分任务模块控制，ＤＳＰ模块执行ＩＧＢＴ逆变所
现代电子技术
２０１１年第３４卷
需的控制波形产生、反馈调节、铅酸蓄电池充电波形产生及调节、自检和自侦测功能，对电路板上所有独立电路连接进行自检和故障分析等功能。而ＡＲＭ７模块执行参数设定、运行管理、环境参数监控和人机交互处理等任务。ＤＳＰ模块控制力求精准，ＡＲＭ模块则具备完善的系统级事件管理功能。如图１所示，两个模块在任务上相互独立而又紧密联系，分工协调共同维护ＩＰＳ的正常运转。
ＩＰＳ逆变原理框图
２双核控制系统的组成
ＤＳＰ控制模块
该模块是逆变信号产生及反馈检测调整模块，核心
是一片Ｃ２０００系列高性能ＤＳＰ处理器ＴＭＳ３２０Ｆ２８０８（以下简称Ｆ２８０８），Ｆ２８０８产生的ＳＰｗＭ信号经过ＣＰＬＤ进行逻辑延时移相形成三相逆变器ＩＧＢＴ控制信号。Ｆ２８０８是德州仪器（ＴＩ）公司的一款高速ＤＳＰ芯
片，最高运行速度可达１００ＭＩＰＳ，为适应工控强干扰环境，Ｆ２８０８内部集成了增强型输入捕获单元（ｅＣＡＰ）和带死区控制功能的输出比较ＰＷＭ产生单元（ｅＰＷＭ），１２位１６通道快速ＡＤＣ单元；内核支持用于定点ＤＳＰ实现浮点运算的ＩＱ变换函数库［胡；还有诸如ＳＣＩ，ＳＰＩ，ｅＣＡＮ等丰富而通用的外设接口。如图２所示，设计中Ｆ２８０８的主要任务是监控ＩＰＳ功率部分的开关状态和动作，根据逆变器和负载状态反馈调整３路ＳＰＷＭ［９３波形的输出，电池充电脉冲控制。ＤＳＰ输出的３路ＳＰ―ＷＭ信号直接送给ＣＰＬＤ，经过ＣＰＬＤ的等间隔脉冲延迟移相作为逆变器产生Ｕ，Ｖ，Ｗ三相电的控制波形。２．２人机交互全局控制模块
人机交互控制模块是此ＩＰＳ设计中最为复杂的数字化管理模块，它不仅监测和管理逆变系统的运作，还要保证ＩＰＳ控制器与外界的通信。设计中要求人机交互模块能处理复杂的任务调度和很强的突发访问（中断）处理，这就必须有较高运行速度；模块内部还要有丰富的扩展接口提供ＩＰＳ与外部即时通信；具备优越的总
线控制和访问机制等。综合考虑上述需求，设计中选择了意法半导体（ＳＴ）公司推出的最新３２位单片机ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６（以下简称ＳＴＭ３２）。ＳＴＭ３２是基
于ＡＲＭ７ＣｏｒｔｅＸ－Ｍ３内核架构的高速高性能嵌人式控
制芯片，拥有７２
ＭＨｚ内核工作频率和
ＤＭＩＰＳ／ＭＨｚ的指令流水处理速度；先进的总线
结构和多达１６级的带ＤＭＡ功能抢占中断机制
（ＮＩＶＣ）［１０。。如图３所示，设计中ＳＴＭ３２通过ＳＣＩ接
口及１根中断请求／接收线与ＤＳＰ２８０８进行通信；利用片上扩展的其中２个ＳＣＩ口分别作为ＲＳ２３２和
４８５通信协议口；ＣＡＮ总线接口和ＵＳＢ总线通过共
享数据缓冲区和中断向量入口与外界互联通信；通过ＳＴＭ３２的２６位地址总线和１６数据总线扩展外挂
２５６ＫＢＳＲＡＭ和４ＭＢＮＯＲ
ＦＬＡＳＨ，以及８位数据
口的ＬＣＭ模块ＲＡ８８０６以及用于ＳＮＭＰ的１６位并行数据的以太网芯片Ｗ５１００；启用ＳＴＭ３２的ＳＤＩＯ总线以启用用户插入ＳＤ卡存储查询ＩＰＳ状态数据功能；启用现场环境下独立时钟看门狗电路和ＳＴＭ３２特有的
窗口看门狗；启用内部芯片温度传感器采样监控，ＲＣ时钟源以及外部唤醒功能；通过通用引脚接入ＤＳｌ８８２０温度传感器对环境温度的采样，预留１２Ｃ方式Ｅ２ＰＲＯＭ和ＳＰＩ方式的ＤＡＴＡＦＬＡＳＨ接口为产品后续升级开发做准备。
５．７寸４灰阶触摸屏（ＲＡ８８０６控制芯片）
ＳＴＭ３２Ｆｌ∞ＺＥＴ６设备开关复位指示灯
（ＡＲＭ７Ｃｏｒ‘ｃｘ．Ｍ３）
按键，中断入ｕ
篡誊豢融”需紫Ｉ
ＤＳＰ控制模决框图
充电ｌｌ逆蹙Ｉｌ保护ｌＩ静态歼控制ｌ
ＳＴＭ３２Ｆ１０３
（ＡＲＭ７）
ＩＧＢＴ开关控制波形
ＳＴＭ３２模块组成框图
通信接口电路设计如图４和图５所示。
唐盛等：基于ＡＲＭ７和ＤＳＰ双核控制的逆变电源设计
非线性负载失真小于５％，逆变器效率大于９６％。
３控制系统的软件架构
控制模块中的程序语言为ＡＮＳＩ标准Ｃ语言，程序结构、变量命名和注释都遵循国际通用标准，容易理解，也便于移植或扩展，如图６和图７所示。
图４ＩＰＳ与外间通信接口电路图
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ＳＴＭ３２通信接口定义
代码经过合理编写，逻辑清晰，功能完善，结构紧凑而又突出健壮性，可维护性强，符合工控软件编写要求。项目过程中整理的开发测试说明文档详实准确，也为后继研究带来便捷。４样机验证
目标板经过测试验证后成功应用在一台６ＫｖＡ工频双变换纯在线式单相小功率逆变电源上。各负载加载测试波形如图８所示。空载输出电压波形１／４负载输出电压波形满载输出电压波形测量结果表明，２２０Ｖ交流输入时不同负载情况下电源的输出波形失真度小于３％，
图６ＤＳＰ程序流程图
ＳＴＭ３２程序流程图
（下转第１８８页）
现代电子技术
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ｅＩｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（ｃｏｎｖｅｎｅｒｓ，
核心控制数字化是工控发展的必然趋势。本文所研究设计的基于基于ＳＴＭ３２和ＴＭＳ３２０Ｆ２８０８控制的ＩＰＳ处理速度快，控制精度高，模块化结构合理，能很好的实现现代ＩＰＳ设计的要求，而且增加了ｓＮＭＰ，ＵＳＢ和ｓＤｌｏ等人机交互通信接口，便于ＩＰｓ本地及远程管理维护。测试结果证明本设计的可行性与有效性。
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作者简介：唐盛男，１９８３年出生。湖南永州人，硕士研究生。主要研究方向为嵌入式系统与应用。
基于ARM7和DSP双核控制的逆变电源设计
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
唐盛， 姚萌， TANG Sheng， YAO Meng
华东师范大学信息科学技术学院通信工程系,上海,200241现代电子技术
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