1　引言
　　交流電機矢量控制理論是德國學(xué)者K Hass和FBlaschke建立起來的，作為交流異步電機控制的一種方式，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。
　　交流電機的矢量控制技術(shù)是基于交流電機的動態(tài)模型，通過建立交流電機的空間矢量圖，采用磁場定向的方法將定子電流分解為與磁場方向一致的勵磁分量和與磁場方向正交的轉(zhuǎn)矩分量，并分別對磁通和力矩進行控制，而使異步電機可以像他勵直流電機一樣控制。隨著計算機技術(shù)飛速發(fā)展，功能強大的數(shù)字信號處理器（DSP）的廣泛應(yīng)用使得矢量控制逐漸走向了實用化。
　　DSP按數(shù)據(jù)格式可分為定點DSP和浮點DSP兩類。考慮到價格原因，早期的矢量控制器多采用定點DSP，而浮點數(shù)運算要經(jīng)過軟件處理，因此增加了軟件的復(fù)雜性。隨著浮點DSP性價比的提高，更多的矢量控制器將采用浮點DSP。而要完成電機的高性能控制，PWM調(diào)制必須進行優(yōu)化設(shè)計。在這種情況下，一個DSP很難完成矢量控制器和優(yōu)化的PWM調(diào)制兩項工作，需要雙機協(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DSP芯片TMS320VC33和TMS320F240設(shè)計了雙微機結(jié)構(gòu)的矢量控制系統(tǒng)。TMS320VC33主要完成矢量控制計算，發(fā)揮它浮點數(shù)運算快的特點，而TMS320F240用硬件實現(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籠型異步電機上進行了實驗，取得了良好效果。　　
2　矢量控制的原理
　　矢量控制技術(shù)通過坐標變換，將三相系統(tǒng)等效變換為M－T兩相系統(tǒng)，將交流電機定子電流矢量分解成兩個直流分量（即磁通分量和轉(zhuǎn)矩分量），從而達到分別控制交流電動機的磁通和轉(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)中由測量所得的電機轉(zhuǎn)速，通過矢量運算器產(chǎn)生磁場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>和測量所得的電機轉(zhuǎn)速經(jīng)過積分運算可得轉(zhuǎn)子磁通位置角θ，并送至旋轉(zhuǎn)變換環(huán)節(jié)。由測得的電流經(jīng)矢量變換得到轉(zhuǎn)矩電流分量i_M和勵磁電流分量i_T，利用
500)this.style.width=500; border=0>

3　系統(tǒng)組成及設(shè)計
　　如圖2所示為基于雙DSP矢量控制的三相籠型異步電機驅(qū)動系統(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)動電路、三相籠型異步電機和雙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，用來完成矢量控制核心算法，及兩相電流檢測。F240主要完成三相PWM波形生成，電機測速及過壓保護功能。數(shù)據(jù)交換部分采用雙端口RAM，可使兩個DSP芯片迅速、方便地交換數(shù)據(jù)，增強了雙DSP系統(tǒng)的并行處理能力。
4　系統(tǒng)軟件設(shè)計
　　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)運算，整個算法由多個模塊構(gòu)成，如坐標變換、磁通計算、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波形生成和電機測速程序，為達到良好的控制效果，本系統(tǒng)采用電壓空間矢量，也就是利用六個非零電壓矢量和兩個零矢量的組合起來，使電壓矢量盡量逼近圓周運動。轉(zhuǎn)速測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　實驗結(jié)果
　　本文針對上述的控制方案進行了實驗研究。電機為2對極三相籠型異步電機，直流側(cè)電源是通過整流橋?qū)θ嘟涣麟娬鳌V波產(chǎn)生的。電機額定參數(shù)為：P_N＝1．5k W；U_N＝220V；I_N＝3．55A；f_N＝50Hz；n_N＝1400r／min。圖5是電機穩(wěn)態(tài)運行時，逆變器的驅(qū)動波形，定子電流、電壓的波形，實驗結(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)計合理。
　　（2）實驗表明，系統(tǒng)控制精度高、實時性好、動態(tài)響應(yīng)快。