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行业动态

控制软件系统的设计

系统软件采用结构化程序设计,在CCS开发环境中使用C语言编写完成。主要完成以下几个功能:

 

(1)实现电机无位置传感器的启动。包括转子预定位、加速和状态切换三个环节。

 

(2)转子位置检测及换相点计算。东莞环球电机每相的转子位置检测电路的输出波形为矩形波,三相之间互差120°电角度,电机的换相时刻为矩形波的边沿再延迟30°电角度的时刻。

 

(3)调速系统闭环控制。速度环采用PI控制,将速度反馈与速度给定的偏差进行PI运算后,根据计算结果调整PWM波形,调整电机转速,减小偏差。

 

一、程序设计思想

 

程序设计思想大致与三段式启动过程相同,如图1所示,分为三个关键步骤:转子预定位、加速启动和切换闭环控制。在转子预定位阶段,将电机某两相电枢绕组通入一定大小的电流一段时间后,可以使转子的磁极与两相绕组的合成磁场重合,并将此时转子的位置作为初始位置。然后通过控制逆变电路中功率器件的通断,改变PWM波形的占空比,改变电机端电压的有效值,使转速同电压的增加而增加,电机进入开环运转状态。当东莞电机转速增加到可以检测到反电动势时,即达到了预先设定的转速值时,系统开始检测反电动势并计算反电动势的过零点。如果系统连续检测到有效的反电动势过零点时,程序将切换到无位置传感器的闭环控制状态,若状态切换不成功则停机报错。当电机切换到同步运行的状态时,系统通过计算未导通相的反电势过零点并延迟30°进行换相,电机转速由两次换相的时间间隔计算得出。程序中应用了电流环和速度环的双闭环控制策略,对偏差进行PID运算,365体育在线根据计算的结果调成PWM波形以减小偏差,达到驱动电机的目的。

 

图1:程序总体设计思想

程序总体设计思想

在程序初始化模块,王要实现了对系统系统时钟、看门狗、I/O口、系统中断以及系统事件管理器的各个控制寄存器的设置,以及程序中变量的定义以及初始化和辅助寄存器的初始化等功能。在功能服务子程序当中,实现了电机转速的计算,电流环中的电流调节器,速度环中的速度调节器以及换相时刻的转矩脉动补偿和位置补偿角计算等程序。中断服务子程序主要包括周期中断子程序和AD数模转换中断子程序。分别完成了位置信号相位误差计算和非导通相续流电流的检测等功能,还有电流采样、位置信号的获取、电机换相、抑制脉动转矩、电路与电压的采样等功能。

 

二、通用定时器中断

 

在TMS320F2812的事件管理器A的通用定时器2的中断中,定时器中断流程图如图2所示,此阶段主要完成了环球电机换相的功能。而在加速阶段,利用通用定时器2的周期中断实现了发送换相触发信号,以通用定时器2作为强制换相控制的定时器。在闭环同步运行状态,通用定时器2记录并测量两次反电势过零点的时间间隔,并延迟30°电角度的时长,使用通用定时器1的比较匹配中断产生触发信号,控制电机换相。

 

图2:定时器中断流程图

定时器中断流程图

三、AD采样中断服务

 

ADC转换子程序主要完成对模拟信号的提取和检测功能,如电流与电压检测、速度检测和电流调节等功能。设置PWM的频率和占空比,使用定时器1下溢中断启动ADC转换,在PWM波形的每一个周期都对电流和电压进行采样,同时启动并调用各个功能的子程序。ADC中断子程序流程图如图3所示。

 

图3:中断服务程序流程图
中断服务程序流程图