DSP异步电机直接转矩控制DTC系统(上位机+下位机程序) 第14页
此中断服务程序的内容十分简单：当发生功率驱动保护中断时，立即返回至主程序死循环处，系统将自动将事件管理器所有输出引脚置为高阻态。
5.3.5 通用定时器中断服务程序模块
依照直接转矩控制算法对电机进行控制的工作完全由通用定时器中断服务程序完成。其中速度环计算程序流程如图5－8所示，通用定时器中断服务程序模块的流程图如图5－9所示
图5－8 速度环计算流程图
图5－9 通用定时器T1中断服务程序流程图
在图5－9中，各变量按如下公式[33]计算：
其中， 是a，b相电流， 是直流母线电压， 为开关量(详见第二章§2.1节定义)， 为定子电阻， 为极对数。
根据(5-1)计算， 根据(5-2)求出， 按式（5-3）计算(离散化处理)，Te按式(5-4)计算。
系统中的各模拟量（如某相电流，转子转速等）经过A/D采样（或光电码盘进行编码）后，转换为相应的数字量，由F240芯片进行处理。显然实际的模拟值与相应的数字量之间存在着一定的对应关系。同时，由于F240芯片是定点DSP芯片，为了能够完成小数的运算处理，编程者必须对采样值进行一定的变换以完成小数的运算功能。关于采样值的变换处理将在下一节中详细讨论。
为了加快控制程序的执行速度，减少控制程序带来的控制滞后，必须快速地判断定子磁链所在的扇区号[20]，本文采用如下方法：
由第二章图2－5可知，当 时，定子磁链必在0，1，2号扇区中的某一个，定子磁链的准确位置可由 的正负及 和±0.5|Ψs|(|Ψs|为定子磁链幅值)之间的关系予以确定。由于判断某个变量是否为负只需判断其最高位是否为1，而判断两个变量之间的大小只需判定它们的差是否为负，因而只需用到减法指令及位判断指令即可快速完成定子磁链所在扇区号的判定。
由于F240指令集中没有开平方指令，因而对定子磁链幅值的判定转化为对幅
值平方的判定（即由判定是否有|Ψs|>Ψgd转换为判定|Ψs|2>Ψgd2，即判定是否有 ，其中 为定子磁链幅值给定），显然只需用到F240所提供的平方指令及加减指令即可完成对定子磁链幅值的判定。
有了定子磁链所在的扇区号，幅值判断，再加上转矩的判断，即可确定最优开关矢量。利用所查得的结果直接对三个全比较寄存器(CMPRx)进行赋值，即可输出6路PWM脉冲，从而实现了对电机的控制。
转矩的给定值是由速度环运算得到的。本系统利用一个数据单元speed_time进行计数，此数据单元的初始值为8，每120μs其内容减1，当此单元内容为0时进入“速度环计算”模块，完成速度的检测与调节。常见的数字式速度测量一般有三种方法：M法，T法和M/T法。为了简化系统运算，节省运行时间，本系统选用最简单的M法对电机转速进行测量。具体的方法是：读取通用定时器T3的计数值，保存于暂存数据单元（temp单元），然后将T3清零。这时temp单元的内容就是码盘脉冲经F240片内正交解码脉冲单元（QEP）四倍频后的值。对这个值进行变换，与速度给定值相比较，得到速度误差值，再由PI调节器运算就得到转矩给定值。
5.3.6 变量处理方法
1. 定点型DSP芯片的特点
自1982年德州仪器公司（TI）推出第一代数字信号处理器－TMS32010以来，DSP芯片的发展经历了定点型，浮点型和多处理器型三个阶段。TMS320F240芯片的内核为TMS320C2XX型DSP内核，属于定点型DSP芯片。虽然目前已推出了以C语言为基础的开发软件包，但对于直接使用F240汇编指令集进行编程的开发人员而言，F240这种定点型DSP芯片只支持整数运算。其内置的32位累加器（ACC）和32位结果存储器（PREG），可直接支持16位整型变量的加、减、乘法运算。它所提供的“有条件减（SUBC）”指令可使开发者完成16位整型变量之间的除法运算（但要求除数必须是一个正数）。对于小数之间的运算，例如0.2＋0.5或者0.2×0.5，定点型DSP芯片所提供的汇编指令无法完成。这就需要编程者自己确定某种数据格式，以完成小数之间的运算。
2. 4.12格式及变量的标么值表示[42]
对定点型DSP芯片F240而言，一般用一个16位的数据单元去存储某个变量的值，数据单元的最高位（D15）为1表示变量值为负，为0表示变量值为正。为了表示小数位，编程者可自己确定16位（D0－D15）中有多少位用于表示变量的小数部分，有多少位表示变量的整数部分。常用的一种方法是用低12位（D0－D11）表示小数部分，高四位（D12－D15）表示整数部分，这种表示方法称之为变量的“4.12格式”表示法。比如：十进制小数0.5可表示为0800h，－0.5可表示为F800h；很容易看出，如果设带有小数位的十进制数为X，其4.12格式表示的数为X4.12，则有如下关系：
X4.12= X*4096 (X≥0)
及 X4.12= 65536-|X|*4096 (X<0)
另外可以证明：（X±Y）的4.12格式为X4.12±Y4.12
(X*Y)的4.12格式为X4.12*Y4.12/4096
(X/Y)的4.12格式为(X4.12/Y4.12)*4096
这样，两个小数之间的加、减、乘、除运算转换为其对应的4.12格式整型数之间的运算。由于4096=212，因而整型数X对4096的乘，除运算实际对应着整型数X的左，右移12位，这使得编程者只需利用F240汇编指令集中所提供的加、减、乘、除及移位指令即可完成小数之间的运算。
由于4.12格式中用高四位代表整数部分，而且最高位被用作符号位，因而限定了－8≤X＜8，对于超出此范围的小数X，可以用8.8格式或者其它格式进行表示及处理。
为了方便控制程序的运算和处理，程序中的各变量都用其标么值的4.12格式予以表示。选定电流基值Ibase=6.6A，电压基值Ubase=311.1V，时间基值Tbase=0.01秒，可相应地确定：电阻基值Rbase=Ubase/Ibase，磁链基值Ψbase=Ubase*Tbase，电磁转矩基值Tebase=Ψbase*Ibase，这样就可以将各变量用其标么值的4.12格式表示，极大地方便了程序对变量的处理。
3. 具体实例
以速度信号的处理为例进行说明：设Nbase=3000r/min，当电机转子以3000r/min进行转动时，由于每转光电码盘发出2500个脉冲，码盘脉冲经过光电耦合器送入F240相应引脚，在F240片内由正交解码脉冲单元（QEP）进行四倍频，故0.96ms内T3计数器计得的脉冲数为0.96*10－3*3000/60*2500*4=480（个）
此时转速的标么值为1，其4.12格式为4096，由480*Kspeed=4096，可得Kspeed=4096/480=8.533>8
因此必须用8.8格式来表示此比例系数Kspeed，Kspeed的8.8格式为8.533*256=2097.152，表示为16进制数为0888h。
这样，在一个速度环控制周期(0.96ms)内读取的总脉冲数乘以常数Kspeed，并进行移位处理后，就得到了以4.12格式表示的转速浮点数。
§ 5.4 本章小结
本章就TMS320F240芯片为核心控制芯片，IGBT为功率器件构成的DTC系统的硬件结构进行了详细的介绍。控制电路的调试成功，为后面进一步的研究和实验奠定了基础。随后介绍了基于磁链U_I模型的DTC系统控制程序的编制，对于程序中用到的中断模块（串口中断、功率驱动保护中断及通用定时器中断）的内容进行了说明，并详细介绍了变量处理方法。所进行的系统实验表明该控制程序对于变量的处理是完全正确的，并取得了一定的控制效果。
<< 上一页 [11] [12] [13] [14] [15] 下一页
DSP异步电机直接转矩控制DTC系统(上位机+下位机程序) 第14页下载如图片无法显示或论文不完整，请联系qq752018766
