作者：texas instruments 公司來源：《電子產品世界》

單片dsp實現馬達控制和pfc 現在dsp（數字信號處理器）已從80年代幾百美元降到3美元，而性能更加強大，集成有各種復雜的外設。使設計人員可用單片dsp實現馬達控制。 dsp控制器概述 實現先進的馬達驅動系統要求馬達控制器提供如下性能：具有產生多路高頻，高分辨率脈寬調制（pwm）波形的能力；實現需要最小轉矩、在線參量和適應及提供精密速度控制的先進算法的快速處理；具有從同一控制器提供馬達控制、功率因數校正（pfc）和通信裝置的能力，能過降低元件數、簡單板布局和容易制造使盡可能簡單地實現完整方案；允許用改變軟件代替重新設計一個獨立平臺，實現將來產品改進的靈活方案。 新型dsp是針對這些問題設計的。這些控制器具有dsp芯片的計算能力，片上還集成了有用的外設。這減少了系統元件數和板尺寸。 馬達驅動用dsp ti公司的tms320c24x家庭包含存儲器和外設。16位c24xdsp芯核具有30mips處理能力。它內含閃存或只讀存儲器。片上大量閃存使設計人員可把程序碼存儲在片上，不需外部存儲器。它的重新可編程性為產品開發和升級節省了時間和費用。 c24xdsp集成有事件管理器，它為驅動各種類型馬達提供pwm輸出和i/o性能。pwm靜區產生單元保護功率晶體管，事件管理器提供兩個輸入做為正交脈沖編碼器直接輸入。 控制系統要求能感測電流、電壓和濕度的各種變化，c24xdsp中的多通道10位a/d變換器（最小變換時間500ns)具有這種能力。外設可選擇串行通信端口。 ti公司最新為數字控制應用推出的tms320c28x400mips處理能力，它與tms320c24x源碼兼容。 系統描述 多功能ac感應馬達驅動可用tms320f420做為控制器。 3相馬達反相器用來自dsp的6個pwm輸出，用片上提供的軟件可編程靜區單元產生靜區。25齒鏈輪為dsp收集單元提供速度輸入。 功率因數校正用升壓拓撲結構方法實現。升壓變換器的電源開關用dsp另外pwm通道控制。用簡單的電壓分壓器和分流電路調理和輸送不同的電壓和電流到a/d變換器。 驅動用三個軟件模塊：用于馬達控制的閉環間隔向量pwm（svpwm）模塊；改善系統輸入功率因數的功率因數校正模塊；串行通信模塊。 scpwm的實現 為了保證有效供給馬達能量，采用正確的反相器開關轉換方法是重要的。間隔向量脈沖寬度調制是開關轉換方法的一種，它比簡單和低效率的方法（如正弦pwm）具有確定無疑的好處。svpwm具有較多的dc總線利用率和較低諧波銅損耗。對于一給定的dc線電壓輸出，svpwm可使3扼殺馬達功率輸出比正弦pwm供電馬達提高16%。 用間隔向量pwm實現的v/hz控制系統框圖示于圖1。 功率因數校正 功率因數校正在世界市正在成為一個重要的產品特性，歐洲iec和美國ieee正在為限制離線設備中諧波電流制定標準。 很多新電子產品需要具有近似1的功率因數和無失真電流輸入波形。一般ac/dc變換器用帶電容器的二極管橋整流器從ac線電壓汲取功率。采用整流器/電容器輸入濾波器的離線設備中的輸入電流波形是窄脈沖。因此，由于電流波形的離諧波失真使功率因數很壞。 升壓拓撲結構用單一功率開關改善輸入功率因數（見圖2）。功率開關控制能量流。當開關導通時，電流在升壓電感器中聚集而二極管保持關斷。當功率開關關斷時，存儲在電感中的能量通過二極管充電dc鏈路電容器。按照所希望的電壓可控制電感器電流。對于功率因數校正，通常按照整泫電壓控制電感器電流，而ac端電流與ac線電壓相同。 升壓變換器的大小遠遠小于任何遠源濾波器。 結語 價廉dsp正在變為成本敏感應用的合適選擇。這類控制器足夠的帶寬和片上外設能實現單征馬達驅動的多功能要求。這些功能是：馬達控制，功率因數校正和通信協議。