使用 TMS320F2808 DSP 實現(xiàn) 矢量控制（FOC, Field-Oriented Control）變頻調(diào)速 是一項典型的電機控制應(yīng)用，適用于永磁同步電機（PMSM）或感應(yīng)電機（IM）。以下是詳細(xì)的實現(xiàn)方案，涵蓋硬件設(shè)計、軟件算法和關(guān)鍵代碼示例。

  1. 系統(tǒng)架構(gòu)

(1) 硬件組成

2. 關(guān)鍵算法實現(xiàn)

(1) 坐標(biāo)變換（Clark & Park）

• Clarke變換（3相→2相αβ坐標(biāo)系）：

  {Iα=IaIβ=2Ib+Ia3

• Park變換（αβ→dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系）：

  {Id=Iαcos?θ+Iβsin?θIq=?Iαsin?θ+Iβcos?θ{Id=Iαcosθ+IβsinθIq=?Iαsinθ+Iβcosθ

(2) 電流環(huán)PI調(diào)節(jié)

• 目標(biāo)：控制 Id=0Id=0（磁鏈分量），調(diào)節(jié) IqIq（轉(zhuǎn)矩分量）。

• 離散PI公式：

  Uout(k)=Uout(k?1)+Kp?(e(k)?e(k?1))+Ki?Ts?e(k)Uout(k)=Uout(k?1)+Kp?(e(k)?e(k?1))+Ki?Ts?e(k)

  • TsTs：采樣周期（如100μs）。

(3) SVPWM生成

• 步驟：

  1. 計算電壓矢量 VαVα、VβVβ。

  2. 確定扇區(qū)（Sector 1~6）。

  3. 計算占空比 T1T1、T2T2、T0T0。

  4. 生成PWM波形（使用DSP的ePWM模塊）。

3. TMS320F2808代碼實現(xiàn)

(1) 初始化配置

#include "DSP28x_Project.h" void InitSysCtrl() {
    // 系統(tǒng)時鐘初始化（60MHz）
    InitPll(DSP28_PLLCR, DSP28_DIVSEL);
    // 初始化PWM（ePWM1~3）
    InitEPwm();
    // 初始化ADC（電流采樣）
    InitAdc();
    // 初始化QEP（編碼器接口）
    InitQep(); }

(2) ADC采樣中斷服務(wù)

interrupt void adc_isr() {
    // 讀取三相電流（假設(shè)ADCINA0~A2）
    float Ia = AdcMirror.ADCRESULT0 * 0.0008;  // 12bit ADC, 3.3V參考
    float Ib = AdcMirror.ADCRESULT1 * 0.0008;
    float Ic = -(Ia + Ib);  // 三相平衡假設(shè)

    // Clarke變換
    float I_alpha = Ia;
    float I_beta = (2*Ib + Ia) / sqrt(3);

    // Park變換（需獲取角度θ，來自編碼器）
    float theta = Qep1.PosRad;  // 編碼器角度（弧度）
    float Id = I_alpha * cos(theta) + I_beta * sin(theta);
    float Iq = -I_alpha * sin(theta) + I_beta * cos(theta);

    // PI調(diào)節(jié)（目標(biāo)Id=0, Iq=設(shè)定值）
    float Ud = PI_Regulator_Id(0 - Id);
    float Uq = PI_Regulator_Iq(Iq_ref - Iq);

    // 逆Park變換
    float V_alpha = Ud * cos(theta) - Uq * sin(theta);
    float V_beta = Ud * sin(theta) + Uq * cos(theta);

    // SVPWM生成
    SVGen(V_alpha, V_beta); }

(3) SVPWM生成函數(shù)

void SVGen(float V_alpha, float V_beta) {
    // 計算扇區(qū)
    int sector = DetermineSector(V_alpha, V_beta);
    
    // 計算占空比T1, T2
    float T1 = (sqrt(3) * Ts / Vdc) * (V_alpha - V_beta / sqrt(3));
    float T2 = (sqrt(3) * Ts / Vdc) * (V_beta * 2 / sqrt(3));
    float T0 = Ts - T1 - T2;

    // 設(shè)置PWM占空比（以ePWM1為例）
    EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = (Uint16)(T1 / Ts * EPwm1Regs.TBPRD);
    EPwm1Regs.CMPB = (Uint16)(T2 / Ts * EPwm1Regs.TBPRD); }

4. 調(diào)試與優(yōu)化

(1) 關(guān)鍵參數(shù)整定

(2) 常見問題解決

• 電流振蕩：檢查PI參數(shù)或ADC采樣同步性。

• 電機抖動：編碼器信號干擾（增加硬件濾波）。

• 過流保護觸發(fā)：檢查硬件驅(qū)動電路或SVPWM占空比限制。