【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】采用單一DSP控制器的多數(shù)新型電機(jī)控制方案軟件開發(fā)

采用C代碼編寫的模塊化軟件有利于將來(lái)擴(kuò)展為以中斷服務(wù)程序（ISR）為的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用軟件。由后臺(tái)循環(huán)構(gòu)成的主程序只是簡(jiǎn)單地初始化外圍設(shè)備，包括鎖相環(huán)、看門狗、中斷控制和事件管理器等。其余代碼包括PWM中斷服務(wù)程序等。各自電機(jī)系統(tǒng)的定時(shí)中斷于每個(gè)PWM周期調(diào)用中斷服務(wù)程序。

獨(dú)立控制兩臺(tái)三相PMSM電機(jī)需要實(shí)現(xiàn)兩套磁場(chǎng)控制算法，針對(duì)兩臺(tái)電機(jī)的全部計(jì)算必須在每個(gè)PWM周期之內(nèi)完成，并周而復(fù)始地多重調(diào)用軟件模塊，因此有必要清晰地定義每個(gè)模塊的輸入輸出，以便于在不同系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)模塊重用。所有計(jì)算均采用定點(diǎn)算法以簡(jiǎn)化運(yùn)算要求。

電機(jī)控制算法

的Carke-Park變換構(gòu)成了磁場(chǎng)定向控制（FOC）算法，將三相電流矢量由三相靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，再由獨(dú)立的比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)器分別處理變換后的正交分量，PWM開關(guān)模式變換器根據(jù)編碼器反應(yīng)信息計(jì)算得到的磁通角度將PID調(diào)節(jié)器輸出再度轉(zhuǎn)化回三相靜止坐標(biāo)系中去。

模塊控制著PWM占空比，以調(diào)節(jié)施加于電機(jī)的電壓。連接于電機(jī)軸端的光電編碼器輸出正交脈沖，QEP模塊接收該脈沖，以計(jì)算轉(zhuǎn)子的位置和旋轉(zhuǎn)速度。

的內(nèi)部構(gòu)造圖表示了外圍接口、外圍總線和片內(nèi)存儲(chǔ)器，其中外圍接口上部的六相PWM接口和兩套QEP接口使得單一DSP能夠控制兩臺(tái)電機(jī)

依據(jù)前面描述的算法，為實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行，需要以PID調(diào)節(jié)模塊計(jì)算PWM比較存放器的值。全部算法以20kHz的頻率運(yùn)行，并于每個(gè)PWM周期刷新PWM占空比。為第二臺(tái)電機(jī)重復(fù)此過程，可實(shí)現(xiàn)以單一DSP控制器提供雙電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的完整控制。

定點(diǎn)算法開發(fā)

一種稱為IQMATH的專用定點(diǎn)數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)，可基于DSP硬件和編譯器優(yōu)化算法性能。IQMATH由高度優(yōu)化的高數(shù)學(xué)函數(shù)集構(gòu)成，可以用C++/C++設(shè)計(jì)將浮點(diǎn)算法無(wú)縫地轉(zhuǎn)化成DSP的定點(diǎn)代碼。IQMATH程序使得以類浮點(diǎn)格式編寫定點(diǎn)程序成為可能，該程序還能處理在定點(diǎn)編程中需要額外考慮的飽和及溢出問題。而且，IQMATH程序特別適用于需要極高執(zhí)行速度和運(yùn)算的計(jì)算密集型實(shí)時(shí)應(yīng)用。

每臺(tái)電機(jī)的磁場(chǎng)定向控制都采用一組正交編碼器脈沖和Clarke-Park變換

根據(jù)使用過的軟件模塊定義可以創(chuàng)立一種特殊數(shù)據(jù)構(gòu)造，使多次重用軟件模塊成為可能，從而可以按照實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)所需要的次數(shù)重復(fù)引用目標(biāo)模塊。在雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，簡(jiǎn)單地定義適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)類型，就可以將所需模塊引用兩次。實(shí)現(xiàn)雙重算法大約會(huì)消耗DSP片內(nèi)63kWFlash和18kWRAM內(nèi)存資源中的4kW程序空間和0.5kW數(shù)據(jù)空間。

多重逆變控制器則需要為每臺(tái)電機(jī)配置專用的故障檢測(cè)信號(hào)接收引腳。

在多重逆變驅(qū)動(dòng)中，故障管理需要重點(diǎn)考慮。操控單一逆變器的傳統(tǒng)DSP控制器通常只是包含單一的故障管理系統(tǒng)，出現(xiàn)故障時(shí)就關(guān)斷控制器。多重逆變控制器則需要為每臺(tái)電機(jī)配置專用的故障檢測(cè)信號(hào)接收引腳，例如：可能需要六個(gè)引腳分別對(duì)應(yīng)兩臺(tái)電機(jī)中每臺(tái)的過壓、過流和過溫傳感器。單一電機(jī)的三個(gè)引腳共同連接到一個(gè)邏輯或模塊上，當(dāng)任何一個(gè)引腳出現(xiàn)由低到高或由高到低的變化時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)中斷，關(guān)斷相應(yīng)電機(jī)的PWM輸出。

試驗(yàn)結(jié)果

雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的軟件開發(fā)是分階段完成的，可以顯著縮減調(diào)試所需要的時(shí)間。遞增式的軟件構(gòu)建過程只測(cè)試少許軟件模塊，只有前一階段完成之后，才進(jìn)入下工作，終結(jié)果是成功地完成了每臺(tái)驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立控制。用掉的MIPS處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于DSP控制器可提供的100MIPS，剩余帶寬可以輕松地用來(lái)構(gòu)建更多的附加功能。

電機(jī)的矢量控制具備公認(rèn)的性能優(yōu)越性，然而一片傳統(tǒng)控制器只能以有限的帶寬和片內(nèi)外圍資源實(shí)現(xiàn)單臺(tái)高性能驅(qū)動(dòng)，另一方面，為每臺(tái)電機(jī)單獨(dú)提供驅(qū)動(dòng)控制也會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的成本。一代DSP控制器致力于解決成本問題，通過提供更強(qiáng)大的處理能力，多重編碼器接口以及數(shù)量眾多的PWM輸出，可以滿足兩臺(tái)甚至更多電機(jī)的控制需要。DSP內(nèi)核結(jié)合必要的