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雙DSP電機(jī)控制數(shù)字平臺(tái)設(shè)計(jì)
摘要：和異步機(jī)的各種控直接轉(zhuǎn)矩控制目前已經(jīng)應(yīng)用到同步機(jī)制系統(tǒng)中，由于其采用Bang?Bang控制，長(zhǎng)控制周期將導(dǎo)致大電流和大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)這兩個(gè)突出問題，要使控制性能更為優(yōu)越必然對(duì)控制周期提出更高的要求。提高控制平臺(tái)性能是解決這些問題的有效途徑之一。TI公司的2000系列DSP是電機(jī)控制領(lǐng)域常用芯片，針對(duì)電機(jī)控制設(shè)計(jì)的事件管理器具有突出優(yōu)點(diǎn)。3X系列DSP則是性價(jià)比很好的通用芯片，浮點(diǎn)運(yùn)算，數(shù)據(jù)處理速度快。為此采用雙DSP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從電機(jī)控制領(lǐng)域特點(diǎn)出發(fā)，利用TMS320LF2407A控制上的強(qiáng)大功能而專注于控制方面的工作；TMS320VC33浮點(diǎn)運(yùn)算能力強(qiáng)，則進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理。使用雙口RAMCY7C025實(shí)現(xiàn)雙機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)交流和通信，使得不同MDSP優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)，協(xié)同工作，大大提高控制平臺(tái)的性能。關(guān)鍵詞：電機(jī)控制；直接轉(zhuǎn)矩控制；雙DSP；雙端口RAM；通信
引言
直接轉(zhuǎn)矩控制[1]是目前廣為研究的電機(jī)控制理論之一，已在異步機(jī)上取得了成功，而在同步機(jī)方面的應(yīng)用也已有了一定發(fā)展[2]。由于該理論直接對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，故瞬態(tài)性能得到了顯著的改善。但是，由于其采用的是Bang?Bang控制，控制周期過(guò)長(zhǎng)會(huì)使電流過(guò)大；同時(shí)大周期會(huì)使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)加大。為了解決這個(gè)問題可以從控制策略上加以改進(jìn)，比如采用SVM?DTC[3]來(lái)取代傳統(tǒng)DTC方案；也可以在控制平臺(tái)上加以考慮，提高處理器速度，縮短控制周期。以單個(gè)DSP為核心的控制平臺(tái)（常見的芯片如TI公司的2000系列），由于既要完成復(fù)雜的算法，還要執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、控制信號(hào)輸出、系統(tǒng)保護(hù)以及人機(jī)交互等一系列操作，無(wú)法有效地縮短控制周期。在綜合考慮了各種數(shù)字信號(hào)處理器的性能之后，決定采用雙DSP并行工作的體系結(jié)構(gòu)；并同時(shí)考慮到該控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，即在每個(gè)控制周期內(nèi)兩個(gè)DSP之間交換的信息很少，不同于諸如圖像采集系統(tǒng)[4]那樣，需要大流量的數(shù)據(jù)交換。由此采取了一系列特殊的設(shè)計(jì)思想。首先，在芯片的選型上兼顧了各自不同的特點(diǎn)，即專用于電機(jī)控制領(lǐng)域的芯片TMS320LF2407A專注于控制；高速通用數(shù)據(jù)處理芯片TMS320VC33則著眼于復(fù)雜算法的實(shí)現(xiàn)，從而充分利用了各自的特點(diǎn)。其次，針對(duì)電機(jī)控制這一特定領(lǐng)域，需要采集的數(shù)據(jù)相對(duì)較少，同時(shí)反饋的也只是計(jì)算結(jié)果，即PWM波發(fā)送策略，并無(wú)大量中間結(jié)果，因此，需要考慮的重點(diǎn)是控制方法的實(shí)現(xiàn)，和數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)必須占用盡可能少的資源。同時(shí)由于數(shù)據(jù)量較少，可以用較小的代價(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余，使得數(shù)據(jù)處理時(shí)更加靈活和方便，DSP之間并不一定保持同步工作狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)DSP之間的數(shù)據(jù)交換和通信，選擇了雙口RAM作為兩者之間的媒介。并從硬件和軟件上相互配合，避免存儲(chǔ)空間爭(zhēng)用[5]的同時(shí)，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程盡量少耗費(fèi)各種資源。
1 硬件系統(tǒng)構(gòu)成
TMS320LF2407A最突出的特點(diǎn)在于其事件管理器模塊：共有兩個(gè)事件管理器EVA及EVB，提供了8個(gè)16位脈寬調(diào)制（PWM）通道。這些都是針對(duì)電機(jī)控制而設(shè)計(jì)的，在PWM波的產(chǎn)生上相當(dāng)方便可靠；可編程的PWM死區(qū)控制可以防止上下橋臂同時(shí)輸出觸發(fā)脈沖而導(dǎo)致直通。同時(shí)每個(gè)模塊還提供了兩個(gè)外部引腳PDPINTA和PDPINTB，當(dāng)該引腳上出現(xiàn)低電平時(shí)事件
[1] [2] [3] [4] [5]
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