庫板隔間-基于dsPIC的FFU風機變頻調速控制系統

摘 要：爲 了降低FFU風機的運濾網製造商行損耗，改善FFU風機的控制效果和提高控制精度，設計開發了一種基于dsPIC數字控制技術的FFU風機變頻調速控制系統，系統采 用Microchip的高性能數字信號控制器(DSC)dsPIC30F2010爲控制核心，利用專用的電機控制PWM模塊實現對FFU風機的模糊 -PI閉環變頻調速控制。對控制系統的組成，各軟硬件進行了設計和實現。最後通過實驗驗證了該系統的正確性，具有很好的工程應用前景。

1。引言

風機過濾器單元(Fan Filter Unit，FFU)作爲一種淨化設備，在各種潔淨工程中得到了廣泛應用[1]。作爲關鍵組件之一的風機常采用單相交流電機[2]，傳統的FFU單相交流電 機調速控制主要采用有檔調速或可控矽無級調速控制方式，這些控制會存在電機工作效率低、能耗高、噪音大、電流波形失真嚴重等問題。

Microchip推出了將數字信號處理器(DSP)技術與微控制器相結合的數字信號控制器(Digital Signal Controller，DSC)，其內部采用改進型哈佛結構，dsPIC30F系列芯片綜合了16位單片機和DSP功能，它的數款面向電動機控制的芯片， 內部集成了適用于電動機控制的豐富外圍芯片，非常適合電機變頻控制調速的應用場合[3-6]。

爲此，本文設計開發了一種基于dsPIC30F2010的FFU風機變頻調速控制系統，采用閉環控制算法，實現對FFU風機的高效控制。

2。FFU風機變頻調速控制系統

FFU風機變頻調速控制系統結構框圖，主要包括主電路和控制電路部分。主電路部分爲單相220V/50Hz交流電經不控整流濾波環節 後變成穩定直流，直流經全橋逆變變成電壓和頻率可調的交流電後，向FFU風機控供電。控制電路以dsPIC30F2010爲控制核心，包括工作電源電路、 載波通信電路、隔離放大電路、速度反饋和人機接口電路等部分。dsPIC30F2010通過運算後，産生的PWM信號經隔離放大電路控制驅庫板隔間動全橋逆變電路 工作，産生變壓變頻的交流電輸出，調節控制FFU風機的轉速和耐高溫過濾網風量輸出。

3。系統控制算法設計

傳統的FFU風機的轉速控制常采用開環控制，控制簡單易于實現。而交流感應電機是一種非線性時變的複雜系統，很難建立精確的數學模型及存在一些 不確定的擾動因素，采用傳統的開環控制或經典控制理論很難以取得較好的控制效果。模糊控制是一種人工智能控制方法，不依賴對被控對象精確的數學模型，比較 適合非線性系統的控制，但是由于模糊控制沒有積分環節，屬于有差控制[7PAO測試]， 如果單獨采用模糊控制還是難以滿足FFU風機變頻調速的高精度和高性能控制。爲此，本系統采用一種模糊/PI雙閉環控制的，發揮各種的控制優勢，來實現對 FFU風機的精確控制。

系統控制算法原理框圖。系統檢測風機速度與參考速度的差值，作爲模糊控制器的輸入，控制器的輸出作爲電流參考信號與實際電流檢測信號 的偏差作爲PI調節控制器的輸出，PI調節控制器的輸出控制PWM信號的産生，改變PWM信號的占空比和頻率，從而控制逆變無塵室工程器的工作。