1　引言
　　交流電機(jī)矢量控制理論是德國(guó)學(xué)者K Hass和FBlaschke建立起來(lái)的，作為交流異步電機(jī)控制的一種方式，矢量控制技術(shù)已成為高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)的首選方案。
　　交流電機(jī)的矢量控制技術(shù)是基于交流電機(jī)的動(dòng)態(tài)模型，通過(guò)建立交流電機(jī)的空間矢量圖，采用磁場(chǎng)定向的方法將定子電流分解為與磁場(chǎng)方向一致的勵(lì)磁分量和與磁場(chǎng)方向正交的轉(zhuǎn)矩分量，并分別對(duì)磁通和力矩進(jìn)行控制，而使異步電機(jī)可以像他勵(lì)直流電機(jī)一樣控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，功能強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的廣泛應(yīng)用使得矢量控制逐漸走向了實(shí)用化。
　　DSP按數(shù)據(jù)格式可分為定點(diǎn)DSP和浮點(diǎn)DSP兩類。考慮到價(jià)格原因，早期的矢量控制器多采用定點(diǎn)DSP，而浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算要經(jīng)過(guò)軟件處理，因此增加了軟件的復(fù)雜性。隨著浮點(diǎn)DSP性價(jià)比的提高，更多的矢量控制器將采用浮點(diǎn)DSP。而要完成電機(jī)的高性能控制，PWM調(diào)制必須進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在這種情況下，一個(gè)DSP很難完成矢量控制器和優(yōu)化的PWM調(diào)制兩項(xiàng)工作，需要雙機(jī)協(xié)同工作才能完成高性能的矢量控制系統(tǒng)。本文基于TI公司的浮點(diǎn)DSP芯片TMS320VC33和TMS320F240設(shè)計(jì)了雙微機(jī)結(jié)構(gòu)的矢量控制系統(tǒng)。TMS320VC33主要完成矢量控制計(jì)算，發(fā)揮它浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算快的特點(diǎn)，而TMS320F240用硬件實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)制功能。本文給出一全數(shù)字化的雙DSP矢量控制系統(tǒng)，并在1．5kW籠型異步電機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，取得了良好效果。　　
2　矢量控制的原理
　　矢量控制技術(shù)通過(guò)坐標(biāo)變換，將三相系統(tǒng)等效變換為M－T兩相系統(tǒng)，將交流電機(jī)定子電流矢量分解成兩個(gè)直流分量（即磁通分量和轉(zhuǎn)矩分量），從而達(dá)到分別控制交流電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩的目的，因而可獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣好的控制效果。
　　矢量控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，圖1是其矢量控制系統(tǒng)框圖^［1］。
　　本系統(tǒng)中由測(cè)量所得的電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過(guò)矢量運(yùn)算器產(chǎn)生磁場(chǎng)定向定子電流分量給定值500)this.style.width=500; border=0>和滑差角頻度給定值500)this.style.width=500; border=0>。由500)this.style.width=500; border=0>和測(cè)量所得的電機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)積分運(yùn)算可得轉(zhuǎn)子磁通位置角θ，并送至旋轉(zhuǎn)變換環(huán)節(jié)。由測(cè)得的電流經(jīng)矢量變換得到轉(zhuǎn)矩電流分量i_M和勵(lì)磁電流分量i_T，利用
500)this.style.width=500; border=0>

3　系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)
　　如圖2所示為基于雙DSP矢量控制的三相籠型異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖，該變頻器采用交直交電壓型結(jié)構(gòu)和SVPWM脈寬調(diào)制方式。系統(tǒng)由三相整流器、濾波電容、電壓型逆變器、逆變器驅(qū)動(dòng)電路、三相籠型異步電機(jī)和雙DSP控制系統(tǒng)構(gòu)成。

　　其中雙DSP控制系統(tǒng)由VC33子系統(tǒng)，F(xiàn)240子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換單元三部分構(gòu)成。矢量控制以VC33芯片為核心，用來(lái)完成矢量控制核心算法，及兩相電流檢測(cè)。F240主要完成三相PWM波形生成，電機(jī)測(cè)速及過(guò)壓保護(hù)功能。數(shù)據(jù)交換部分采用雙端口RAM，可使兩個(gè)DSP芯片迅速、方便地交換數(shù)據(jù)，增強(qiáng)了雙DSP系統(tǒng)的并行處理能力。
4　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　系統(tǒng)軟件由兩部分組成，VC33子系統(tǒng)矢量控制軟件和F240子系統(tǒng)的SVPWM控制軟件。
　　矢量控制包含大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，整個(gè)算法由多個(gè)模塊構(gòu)成，如坐標(biāo)變換、磁通計(jì)算、速度調(diào)節(jié)及轉(zhuǎn)矩電流調(diào)節(jié)模塊等。本系統(tǒng)中電流內(nèi)環(huán)的控制時(shí)間為50μs，速度外環(huán)為400μs，如圖3所示為VC33子系統(tǒng)的控制軟件流程圖。

　　F240子系統(tǒng)控制軟件主要完成SVPWM波形生成和電機(jī)測(cè)速程序，為達(dá)到良好的控制效果，本系統(tǒng)采用電壓空間矢量，也就是利用六個(gè)非零電壓矢量和兩個(gè)零矢量的組合起來(lái)，使電壓矢量盡量逼近圓周運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)速測(cè)量用該芯片的脈沖捕獲單元^［4］。如圖4所示為F240的程序流程圖。　　
5　實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　本文針對(duì)上述的控制方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。電機(jī)為2對(duì)極三相籠型異步電機(jī)，直流側(cè)電源是通過(guò)整流橋?qū)θ嘟涣麟娬鳌V波產(chǎn)生的。電機(jī)額定參數(shù)為：P_N＝1．5k W；U_N＝220V；I_N＝3．55A；f_N＝50Hz；n_N＝1400r／min。圖5是電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，逆變器的驅(qū)動(dòng)波形，定子電流、電壓的波形，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了控制方案的優(yōu)良性能。

6　結(jié)論
    由上述結(jié)果可得出以下結(jié)論：
　　（1）本文所設(shè)計(jì)的雙DSP結(jié)構(gòu)矢量控制系統(tǒng)中各子系統(tǒng)分工明確，能可靠完成各自功能，且設(shè)計(jì)合理。
　　（2）實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)控制精度高、實(shí)時(shí)性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。