2.2.8  电源供给电路

　　电源供给电路采用传统的EMI 滤波电路，电容C4、C5、C6 主要用于滤除差模干扰，而电容C1、C7、共模扼流圈则既可滤除共模干扰，又可虑除差模干扰；继电器JZC-33F 与电阻R3为软启缓冲电路，主要用于抑制上电瞬间的电流冲击，保护整流桥不被烧毁。如图2-9：

2.2.9  开关电源电路

　　电源供给电路采用高效率的开关电源，以 TOP233Y 为主控元件，为系统提供低压工作电源和 IPM 驱动电源，如图 2-10。

2.2.10 IPM 隔离驱动

　　图 2-11 是 IPM 隔离驱动电路，实现高压直流和 MCU 部分的电气隔离，保护 MCU。图中的6N137 为高速光耦，其完成 PWM 信号的隔离，为了保证驱动能力，在光耦过后使用 74HC04 将信号反向并增强其驱动能力。由于 SPMC75F2313A单片机具有自动插入死区功能，所以隔离驱动电路在硬件上没有必要再插入死区。

2.2.11 IPM 功率放大电路

　　如图2-12， 功率模块采用美国Fairchild公司的6单元智能功率模块FSBB20CH60， ， 它最大耐压600V，最大电流 20A，并具有过压、过流、短路及过热保护功能。为了简化开关电源设计的复杂程度，IPM驱动电源采用自举电源形式，整个 IPM 只用一路 15V 驱动电源即可。

2.2.12 直流电压电流检测

　　直流电压电流检测电路原理如图 2-13所示，电流和电压信号经 LM358 和HCNR200 后变为电流信号，再经LM358 转换成电压信号后送到MCU的IOA2、IOA3，实时监视直流电压和电流。

 
3  程序结构

3.1 感应马达 V/F控制

3.1.1  感应马达 V/F 控制原理

　　在电机调速时，最重要是要保持磁通 m Φ 为额定值不变。在直流电机中，励磁系统独立，只要对电枢进行合适的补尝，保 m 持Φ 不变很容易。而在交流异步电机中，磁通是定子和转子的磁势合成的。而且满足：

E_g = 44.4f₁N₁k_NΦ_m              （3-1）

式中：

E_g ——气隙磁通在定子每相中的感应电动势的有效值；

f₁——定子频率；

N₁ ——定子每相绕组的串联匝数；

1_{N k} ——基波绕组系数；

Φ_m——每极气隙磁通量；

　　由式（3-1）可知，只要控制好E_g 和f₁，便可达到控制磁通 Φ_m的目的，为此，得考虑基频以下和基频以上两种工作情况。

• 基频以下调速

　　由式（3-1）可知，只要保持E_g / f₁ 为常值，就可以保持 Φ_m 不变。但是，绕组中的感应电动势是很难直接控制的，在电动势较高时可以忽略定子绕组的阻抗压降而认定 U₁ ≈ E_g ，则有 U₁/ f₁ = 常值；在频率较低时 U₁ 和 E_g 都比较小，这时不能忽略，可以人为的抬高 U₁ 去补尝定子绕组的阻抗压降。

• 基频以上调速

　　当基频以上调速时，频率往上升高，但 U₁ 却不能比额定电压 U_1n还要大，顶多只能使 U₁ = U_1n。因此，由式（3-1）可知，这将迫使磁通与频率成反比，相当于直流电机弱磁升速的情况。

　　将以上二种情况结合起来就可以得到异步电机如图 3-1 所示的变频调速特性。同时这也是变频电机调速的V/F 曲线图。在实际运用中，V/F开环控制也是沿着这条曲线进行的。

3.1.2   三相 SPWM生成原理

　　要使三相感应马达正常运行，需要使其电枢绕组通以三相交变电流，以产生圆形旋转磁场。产生三相交变电流的方法有很多，本例中使用SPWM来产生三相正弦电流。图 3-2 是三相 SPWM 生成原理：

　　使用 DDS（直接数字频率合成）的方式产生 SPWM。如图 3-3 所示，整个系统是一个典型的 DDS 频率合成系统，只不过用 PWM 发生模块去替换了传统的 DAC。在本系统中波形数据表的大小为 1024 点，PWM载波频率为3～10KHz。另外，较大的数据表有利于保证低频时的波形精度。

 3.2  程序总体介绍

 3.2.1  参数及硬件初始化

　　这部分主要是对电机驱动相关的硬件和一些静态参数进行初始化。主要初始化MCP4、与MCP4的PWM输出相关的IO口、与MCP4的PWM输出相关的中断、SPWM发生的相位累加器、相位增量寄存器、幅度调制系数、各种状态标志和V/F曲线参数表。

3.2.2  参数计算

　　这部分主要是根据设定的频率查询V/F曲线表并线性插值计算设定频率下所需的电压，并根据当前的干线电压计算与之对应的幅度调制系数。如果设定频率比系统设定的最低频率小，则输出电压为设定的最小值，如果计算出的调制系数大于或等于1则调制系数等于1。

3.2.3  频率变化的平滑处理

　　频率和电压的突变会引起过大冲击电流，对系统造成损害。因此，为了防止参数更改时频率和电压的突变时的冲击电流，系统对频率和电压的变化进行了滤波处理，实现系统的软起动、软过度。系统会定时（这个时间根据加减速时间计算）检查当前的设定频率是否和目标工作频率相等，如不等则以一定的速度（这个时间根据加减速时间和基频频率计算）逼近目标频率，直至目标频率。

3.2.4  PWM 周期中断服务

　　PWM周期中断服务流程如图3-4所示。由于系统工作频率更改时，相应有多个工作参数更改，为了防止在参数修改过程被PWM周期中断打断，同时又要保证PWM周期中断的实时响应，系统使用参数先预修改而后在PWM周期中断中同步更新的方式来解决这一问题。