东莞环球马达有限公司

一、实验平台主电路

实验平台的搭建基于一3kW永磁同步马达，其额定转速为1500r/min，母线电压为540V，其他参数与表3-1相同，实验设定IGBT载波频率为5kHz。图1为永磁同步马达宽范围带载调速系统实验平台。实验平台的硬件主要包括主电路及双向变频器，变频器由马达控制部分、检测部分、通信部分构成。工作台由计算机、数字示波器、接线板、仿真器等构成，软件开发环境为CCS3.3，釆用C语言编写控制程序，实现了对永磁同步马达的宽范围带载调速控制的功能。

图2〜图3分别为实验平台中控制板、IGBT以及马达的实物图。

主电路工作顺序是：马达从静止开始，首先对转子进行定位，确定转子位置后，开始令其升速。额定转速以下使用最大转矩电流比控制算法，可带额定负载稳定运行，之后切入弱磁算法，减小负载，弱磁控制下东莞环球马达可以稳定运行于理论最高转速。

二、实验平台控制电路

实验平台控制电路核心部分为控制板，采用DSP+FPGA结构，包括AD釆样及调理部分、模拟量输入输出部分、PWM信号输出部分、电源部分、开关量输入输出部分等。本文研究过程中，经历控制电路的设计、焊接及调试等工作，不断发现控制板设计中存在的缺陷并予以改进，保证了控制板的可靠性，为后续试验的顺利推进做了很好的铺垫工作。

东莞马达为了更好地介绍控制电路原理，将控制板原理图列出，图5为控制板原理图。图5中的控制板原理图由DSP、FPGA相关电路，电源电路，FPGA输出指示灯，手动复位，12路PWM输出，4路继电器输出，调理电路，通讯隔离电路，底板连接端子，测速电路等构成。

一般情况下，理想的控制系统要求能够快速处理数据，对指令相应快速，延时小，并且复杂算法的处理越快越好，系统选用TI公司研发的TMS320F28335DSP核心处理器。28335能够实现数据的高速处理，处理能力达到了150MHz，其循环时间为6.67ns，并且能够处理浮点型数据，因此28335能够更加快速、简洁的进行数据处理和算法计算。为了更好地介绍DSP原理，将DSP相关电路列出，如图6所示。

实验平台使用FPGA来配合DSP完成相应的一部分功能，系统选用ALTERA公司的EP2C5Q208C7型号的FPGA。该芯片具有大量的宏单元能够使用，其容量使得对外围芯片的控制容易实现，另外EP2C5Q208C7还具有众多的I/O口，这有利于系统数字输入输出功能的实现，另外其高频特性能够满足系统对于快速性的要求。为了介绍FPGA原理，列出FPGA相关电路如图7所示。

本文使用Quartus2软件对FPGA进行编程，可起到对PWM信号的保护，封锁作用，管脚配置如图8所示。分别对FPGA的EPWM、A1〜A19、XRD、XWE等管脚进行了配置，其逻辑程序图如图9所示，该程序实现了对六路PWM信号的保护，防止PWM信号错误时对马达的控制，可有效避免软、硬件的损坏，当发出的PWM信号使得同一桥臂的IGBT导通，立刻封锁DSP，以防IGBT击穿，保护实验平台。

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