图

3

　基于转子磁场定向的矢量控制原理框图

4

　控制系统的硬件实现

系统的硬件主要由控制芯片 、PWM 驱动电

路、

保护电路、

电网相角检测电路及速度、

电压、

电

流反馈电路等组成 。系统的控制框图如图 4 所示。
两个变换器的功率开关器件选用基于 IGB T 的智
能功率模块 ;控制系统采用 TI 公司的高性能数字
信号处理器 TMS320L F2407A 芯片 ;相角检测用到
锁相环电路 。DSP 捕获锁相环发出的过零信号 ,通
过脉冲数的换算 ,计算相角的位移。锁相环电路通
过锁相环专用芯片 MC74 HC4046A 和 FPGA 结合
进行设计 ;隔离驱动实现 PWM 信号的功率放大与
电气隔离 ;直流侧电压和定子电流、

电网电流分别

由 L EM 电压传感器和霍尔传感器检测 ,检测量经
过 DSP 的 A/ D 转换后 ,分别送到各自的控制单元 ,
构成回馈部分的受控对象 ;电机转速检测采用增量
式光电编码器 ,利用 TMS320L F2407A 的正交编码
脉冲单元 (QEP) 实现码盘输出信号的 4 倍频 ,通过
定时器 T

4

对脉冲进行计数 ,最后通过 M/ T 法求得

转速。

图

4

　基于

DSP

和

IPM

的能量回馈型电梯传动系统控制框图

4. 1 　PWM 驱动隔离电路

从 DSP 输出的 PWM 信号不能直接驱动智

能功率模块 ,必须经过驱动 、隔离 。其中一路的

PWM 通道的电路如图 5 所示 。PWM 低电平信

号经过 74L S14 反相器反相后输出高电平 ,再经
达林顿管阵列 MC1413 驱动 ,将高电平送到光耦
输入端 ,此时光耦的发光二极管不导通 ,6 脚输出
为高电平 , IPM 截止 。反之 ,当 PWM 信号为高
电平时 ,IPM 导通 。

图

5

　单路

PWM

信号驱动隔离电路

　　通道的核心采用高速 ,高共模比的 IPM 接口专

用光耦 HCPL4504。其第 8 脚接 + 15 V (VUP) 工作
电源 ,第 5 脚接地 ,5 ,8 脚间接一 0. 1μF 的去耦电容

C

45

以抗电源干扰。6 脚为信号的输出端 ,与 IPM 相

连 , 6 ,8 脚接上拉电阻 R

56

,IPM 功率越大上拉电阻

阻值越小。为了减少干扰 ,设计电路板时要注意 6
脚到 IPM 输入端的引线不要超过 2 cm。

4. 2 　保护电路

当 IPM 出现欠压 ( UV ) 、过热 ( O T) 、过流

(OC) 、

短路 ( SC) 等故障时 , IPM 会立即封锁门

极驱动电路关断 IPM ,同时输出非保持性的故障
信号 。如果故障源在故障信号持续时间结束后仍
旧没有排除 , IPM 就会重复自动保护的过程 ,反
复动作 ,这对 IPM 的伤害非常大 ,因此需要外加
的保护 。DSP 有专门的功率驱动保护中断 ,当引
脚PDPIN T接受来自 IPM 的故障信号时 ,DSP 会
将 PWM 输出引脚置为高阻态 ,封锁 PWM 波的

图

6

　

IPM

故障信号至

DSP

的接口电路

输出

[ 6 ]

,彻底关断 IPM ,以施行进一步的保护动

作 。故障信号与 DSP 的硬件接口电路如图 6 所
示 。FPO1 ,FNO1 分别为

A

相桥臂上下两个 IG

2

B T 的故障信号 ,其余类推 。所有故障信号经过

0

1

电气传动 　

2007

年 　第

37

卷 　第

8

期 　

双

PWM

控制能量回馈电梯传动系统的设计