基于TMS320LF2407的六相异步电动机变频调速系统的设计

　　六相异步电动机与三相异步电动机相比，具有很多优势。首先，在定子缺相状态下，六相电机的运行性能比三相电机要好得多。其次，在相同开关频率下，六相电机的电流波形要明显好于三相电机;同时，六相电机的转矩脉动幅度较三相电机也减小了很多，而转矩脉动的减小使得装速的稳定性提高[1-4]。目前，六相交流传动系统已逐渐应用于国防军工及其它要求高可靠性、大功率的领域。

　　1 系统硬件设计

　　整个系统分为主电路部分、控制部分和辅助电源部分。六相感应电机定子绕组采用两组互差30°电角度的对称三相绕组构成的六相双 Y 绕组结构，六相逆变器结构如图 1 所示：

　　显然，六相逆变器是由两个三相逆变器级连而成。这里为了缩短开发周期，选用了两块富士公司智能功率模块 6MBP150RA120，IPM 结构 框图如图 2 所示：

　　从图中可以看出，IPM 内部集成了六个带续流二极管的 IGBT。其中上桥臂的三个 IGBT 分别由各自的电源供电，分别有三组结构相同的输入，每一组包括电源输入端、驱动输入端、接地端。下桥臂的三个 IGBT 由同一个电源供电，电路有电源输入端、三个驱动输入端、接地端。ALM 管脚的作用是保护电路动作时下桥臂警报输出，IPM 智能模块的 U、V、W 为模块的三相交流电输出，P、N1、N2 为模块的直流电输入。

　　本系统采用 Agilent(安捷伦)公司的高速、高共模比的光耦 HCPL-4504。该光耦具有极短的寄生延时、瞬时共模、TTL 兼容等特点。图 3 所示为 IPM 上桥臂一组驱动的典型电路接线图。接线中要注意几点：光耦的 7、8 脚要短接;光耦副边的引线要尽量小于 2 cm。故障输出光耦合器接入IPM 智能模块的 ALM 输出端。当发生故障时，向外部输出信号以封锁 PWM 信号。这里的光耦不需采用高速光耦，可以采用东芝的 TLP521 光耦，其典型电路如图 4 所示。其中 C 端表示控制端口，当故障发生时，可以将外部控制或保持PWM 信号的芯片封锁，关断所有的 PWM 信号输入，即可保护 IGBT。

　　控制电路板的核心控制元件采用 TI 公司的TMS320LF2407DSP，该芯片是一款专为电机控制设计的 DSP，不仅具有普通信号处理器的高速运算功能，还有丰富的片内外设，尤其是其具有两个事件管理器，共 12 路 PWM 输出，正好用于控制六相逆变系统的 12 个开关管的控制，同时为了防止同一桥臂的上下 IGBT 导通，可以很方便的在 DSP 中设置死区时间。这里给出复位电路的设计，复位芯片选用了 MAX811，复位信号源分为手动和自动，为提高系统的可靠性，这里自动复位信号来自于电源芯片 TPS76733，如图 5 所示。