1 引言
　　生化反應池在水處理過程中非常重要。需要通過調整風機的轉速控制反應池中的DO值。理論上應該通過調節(jié)電動機的轉速來實現，但實際上卻是利用擋板閥門后者放空的方法進行調節(jié)。這種方法極大地浪費了電力資源。以美國TI公司推出的TMS320LF2407為代表的面向電機控制的高性能數字信號處理可以對電機進行精確控制，大大提高了交流電機的性能，能夠設計出性能優(yōu)良的控制系統(tǒng)。同時，可編程邏輯器件特別是高密度可編程邏輯器件CPLD的出現，使得外圍邏輯電路大大簡化，增強了系統(tǒng)的可靠性。本文以TMS320LF2407為控制核心，輔以可編程器件及外圍電路，設計異步交流電機的調速控制系統(tǒng)。
　　2 系統(tǒng)總體設計
　　2.1 變頻方式的選擇
　　系統(tǒng)采用磁場定向矢量控制的方法對電機變頻，又稱FOC控制。其實質是將異步交流電動機等效直流電動機，將三相坐標系下的定子交流電流通過3／2變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流，再通過轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流，相當于直流電動機的勵磁電流和電樞電流，然后模仿直流電動機的控制方法，分別對速度、磁場兩個分量進行獨立控制，實現解耦控制，矢量控制可以從零轉速起進行速度控制，即使低速亦能運行，調速范圍廣；可以對轉局實行精確控制；系統(tǒng)的動態(tài)響應速度非常快；電動機的加速特性很好。FOC控制結構簡圖如圖1所示。
　　
　　2.2 控制方案
　　控制系統(tǒng)總體結構如圖2所示，主要由DSP基本模塊、CPLD換相模塊、位置傳感器模塊、電流檢測裝置、IGBT驅動電路、鍵盤及顯示電路組成。
　　
　　3 系統(tǒng)主要模塊設計
　　3.1 DSP主控模塊
　　電機控制專用定點器件TMS320LF2407的特點是：采用雙總線的哈佛結構；四級流水操作；專用的硬件乘法器；內部32 KB的Flash程序存儲器、高達1.5 KB的數據／程序RAM、544 KB雙口RAM和2KB單口RAM。兩個時間管理器模塊EVA和EVB，均包括兩個16位通用定時器和8個16位脈寬調制（PWM）通道。它們能夠實現：三相反相器控制；PWM的對稱和非對稱波形；當外部引腳PDPINTx為低電平時，快速關閉PWM通道；可編程的PWM死區(qū)控制可防止上下橋臂同時輸出觸發(fā)脈沖；3個捕獲單元；片內光電編碼接口電路；16通道A／D轉換器。這些資源為電機控制提供了極大便利。
　　本系統(tǒng)DSP主要用來生成PWM波，DSP通過速度環(huán)與電流環(huán)調節(jié)PWM的占空比實現對轉速的控制。指定轉速通過鍵盤模塊輸入，鍵盤輸入模塊和顯示電路通過雙口RAM與DSP實現數據的交換。鍵盤無輸入時，DSP不斷向雙口RAM寫入數據，顯示電路從雙口RAM讀出數據并顯示出來；鍵盤有輸人時，先發(fā)信號給DSP，DSP停止向雙口RAM寫入數據，待鍵盤數據輸入后，再發(fā)中斷信號給DSP，DSP從雙口RAM讀入指定的轉速。
　　電機的速度檢測通過對CPLD送至DSP的CAP／QEP單元的信號的上下沿的檢測來實現，由于電機兩相間的位置固定，根據兩次脈沖的時間差，經過簡單的計算即可得到電機的速度。DSP將輸入的指定轉速與測得的反饋轉速相減，根據偏差的大小采用一定的控制算法可實現電機速度環(huán)的控制。速度環(huán)的輸出為給定電流。電機的繞組電流由電流檢測模塊送至DSP的。A／D轉換器，根據給定電流與檢測電流的差值同樣采用PI控制算法即可實現對PWM占空比的調整，從而最終實現對轉速的控制。