变频器的运算电路与微处理器

    微处理器的进步使数字控制成为现代控制器的发展方向，交流控制系统是快速系统．特别需要存储多种数据和快速实时处理大量信息。从20世纪70年代到现在．单片机在交流调速系统中得到了广泛应用。其最大优点是在一个芯片中可以进行各种条件判断，并作出相应处理。采用单片机控制的变频器控制系统，摆脱了以往SCR模拟控制的控制精度低、稳定性差等弱点，且日益小型化。随着产品的质量和性能的提高，已使单片机的指令执行周期不断缩短，CPU的位数不断增加。    近几年来，随着交流电动机控制理论的不断发展，控制策略和控制算法也日益复杂，扩展卡尔曼滤波、快速傅立叶变换(FFT)、状态观测器、自适应控制、人工神经网络均应用到了各种交流电动机的矢量控制或直接转矩控制当中，国外各大公司纷纷推出以DSP为基础的内核，配以电动机控制所需的外围功能电路，集成在单一芯片内的DSP单片电动机控制器（如ADI的ADMC3XXX系列、TI的TMS320C240和Motorola的DSP56F8XX系列），价格大大降低，体积更加小巧，结构趋于紧凑，可靠性日益提高。    采用微处理器的控制具有以下三个特点。    ①可靠性和稳定性增强。大规模集成电路的采用，大大降低了硬件的连线和芯片数量，故障点减少；同时采用数字量控制，信号畸变小，更趋于稳定。    ②控制精度高和实时响应。微处理器的计算精度与字长有关，变频器使用16位，甚至32位微处理器，其精度不断提高，从而计算出的浮点数精度也相应提高，保证了矢量控制的速度精度。同时，微处理器的计算速度更快，数量级为每秒百万条指令，保证了矢量计算中的数据实时响应能力。    ③存储能力大和软件更灵活。变频器采用高性能的微处理器，系统存储容量增大，存放时间不受限制，因此可以实现更多的功能参数和历史数据记录。在软件层面上，可以实现更加贴近用户化、行业化的特定控制功能，如适当修改软件、增加用户应用宏、改善控制对象等，灵活的软件应用将更有可能。    总而言之，微处理器的应用使变频器控制硬件更加简化，柔性的控制算法使控制具有很大的灵活性，可实现复杂控制规律，最终使现代控制理论在运动控制系统中的应用成为现实，且易于与上层系统连接进行数据传输，便于故障诊断，加强保护和监视功能，使系统智能化（如有些变频器具有自调整功能）。