李皓东 夏加宽 来源：《电子技术应用》

     摘要：提出了一种基于tms320f241数字信号处理器（dsp）的控制系统，可使变频空调实现全数字化调速。该系统充分利用dsp芯片具有高性能处理能力以及先进的控制技术，并用智能功率模块驱动空调压缩机，从而使其结构简单、运行性能好、噪声低、可靠性强。实验结果表明了该方案的可行性以及dsp应用于变频空调控制系统的优越性。

     关键词：数字信号处理器

     变频空调 智能功率模块

     目前，传统空调器仍然占空调器市场的主要地位。它由室温决定启、停控制方式，利用笼型机电控制压缩机调节冷气和暧气。但因压缩机转速恒定和采用简单的控制方式，因而使传统空调器有温度调节能力差、运行效率不高等缺点。因此我们采用dsp技术、交流永磁电动机、空间磁场定向控制技术和空间矢量脉宽调制技术（svpwm）等开发出一个新的控制系统，与传统空调的控制系统相比，它具运行性能好、效率更高、噪声低、节能效果非常显著等特点。

     在新的控制系统中，针对变频空调设计的tms320f241

     dsp提供了一个可编程的产品开发平台，用户可以基于这个平台开发出交流、直流和一拖多等系统，并进一步进行产品的升级换代。而且，先进的电机控制算法将帮助用户解决变频空调设计上的一些技术瓶颈，如降低系统的能耗及噪声。dsp具有高性能的运算能力，适用于不同类型的数字控制装置，可以取代以往昂贵的传感器和外部元件，从而降低系统成本，大大缩短厂商研发周期。新一代dsp产品中，将提供保密功能，防止软件被盗版，以保护用户核心技术。本文提出基于tms320f241dsp的空调控制系统，充分利用其面向电机控制的外设，使控制系统结构更简单、性能价格比更高。

     1 系统控制原理

     控制系统采用空间磁场定向控制策略。为了实现对电磁转矩的有效控制，在同步旋转坐标系中把定子电流矢量分解为两个分量：一个分量与电极磁动势重合，称为转矩电流分量，即q轴电流分量；另一个分量与励磁磁场重合，称为励磁电流，即d轴电流分量。通过控制定子电流空间矢量的相位和幅值大小，也就是控制转矩电流分量和励磁电流分量的相位和幅值大小，来实现对磁场和转矩的解耦控制。这样，就可将交流永磁电动机模块成他励直流电动机，从而获得与直流电动机同样的调速性能。

     svpwm控制信号是dsp利用其内部硬件产生的数字化信号。从逆变器的工作状态看，功率器件共有八种方式导通，上桥臂器件导通用“1”表示，下桥臂器件导通用“0”表示。如图1所示，六个有效矢量（v1～v6）和两个位于原点的零矢量（v0&v7）组成了基本电压空间矢量。利用它们的线性组合，可以获得更多与基本电压矢量相位不同的新的更多的电压空间矢量，最终构成一组等幅不同相的电压空间矢量，从而形成尽可能逼近圆形的旋转磁场。这样，在一个周期内，逆变器的开关状态就要超过六个，而有些开关状态会多次重复出现，所以逆变器的输出电压是一系列等幅不等宽的脉冲波。这就形成了电压空间矢量控制的pwm逆变器。

     例如，在图1第3扇区中，依平行四边形法则可得：

     由电压空间矢量定义式可解得：

     式中，t4，t6为一个周期内第4和第6功率器件的开断时间。

     当t4，t6不足时插入零矢量补足，一般为：

     2 tms320f241的结构特点

     tms320f241为美国ti公司推出的一种适用于电动机控制dsp芯片。该芯片的执行速率很快，内部采用多总线的哈佛结构，流水作用，20mhz的内部时钟频率下，指令周期仅50ns[1]。cpu具有32位中央算术逻辑单元和专用硬件乘法器，可在一个指令周期内完成一条16位乘以16位的乘法运算。存储器有8k片内闪烁存储器。丰富的事件管理器包括两个16位通用定时器、五个比较器、三个捕获单元，其中两个捕获单元有正交