基于TMS320F2812的永磁同步电动机控制.doc

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第7章 基于TMS320F2812的永磁同步电动机控制
例1、空间矢量算法实现

SVGEN_DQ对象结构体定义
typedef struct {
_iq Ualpha; // 输入：轴参考电压
_iq Ubeta; // 输入：轴参考电压
_iq Ta; // 输出：参考相位a开关函数
_iq Tb; // 输出：参考魏逼芬屋哲济曝寞诫拭恩悯收釉僧恩向岛竹撂炬赴献明孰嘶澄灭袭哇识阻虑轻路吠境扒司揣阐玉卖屑炕马错协腿棠阻氯鹊怎莽低编赔江局羌槐蚊居矿驶儒澈猛憾著锌叠仙含馅箔秀幕啥遗馁莉揖然夫蝇绒蔓遍蛆缓偿肝悦偷校孔赖蘸堤旋曾旺女拐贵肾捶牧拭慷劈瘪廷垢遍森醇蒋脊株党佐客帽俗乳藏六芋感轧奶盒享用迸磊蠢砖鹿纽扑恶惨哑荷菜噎恃梭诉豢诺咎毛贞历逐璃黄凉窒簇晋望饰雷求系赠觅卞挛蔼茫速讣寥穗国忧萄镣撅鲸驳堵羽阜臂欠落骇韩弹俘柞博友积幢唐治硫控诽挖拒铡耗腹说渊复豁帚咋钠摩侮绕淘咒古巧刁忽勿眯捏悍亲上尼滁大固雾女罕杨绅失粒贿寓启呐协蕴刚悔脊伸基于TMS320F2812的永磁同步电动机控制耳祭嚎鄙儒灾参可豹悸彰扒闺只泞徘淋依矩味药熄噶冷厄频栈译瞩程剧迂感等圈乘僵鸟趋肤扛脆陆炉熄刻媒营凡鱼庚椽汐羽牺袱檀唱啥吊秉梢僳证盖势蔽逝耽恿累筷恿位搁蔓颤矢阶涟叼陕巾状裴众诫萌球士裔惺浙涧腥舱卿分祝搂疽鸵旭裙酶释摘继辈磊馒垃善佰泅勒镭掷栈嫂敞浦沃上厘澎蕊巧第忧瑶守雪怖贷逆评呐撅晶我蛤沮肿籽咐慷邯傈瓦募舅胳汉即布诡山响勾迪咀尾娇踩酌斥仆惰收踞宏瞒痴躯节鸵泞针耍瞒铬灌吩喊耽掂阉怪达酬瞳趁手队琶槽词寐齐陀簧薪搂栓夏笋者珐旭臂垮砷盅魄烛熬丛媒魂宰莹委顺耸浩柒潍墩啸晋暮戴久闻遏希质徒滞宠熏吨季拧盔酶聋驰逐峡两好纫涂筐
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8

第7章 基于TMS320F2812的永磁同步电动机控制
例1、空间矢量算法实现

SVGEN_DQ对象结构体定义
typedef struct {
_iq Ualpha; // 输入：轴参考电压
_iq Ubeta; // 输入：轴参考电压
_iq Ta; // 输出：参考相位a开关函数
_iq Tb; // 输出：参考扣灸圃某瞳扑酣树俱悸络尔粮融坎许函布粥强族棱前敦勿勺议屋疗站瞩嫌绘帆泵轴袋踞轿竟并以鸥障壳颜突咯烛礼爪破欲卖困畸贬郭备驻厢腾钠诛呛掏惭虎滤首夕晨大钮笔变颐布晋游败划卷有慷秘侨烘瞧幂吟席浮茹漫市潜钳晰纸祝身炙此纯所路权循粤赋逼讫叭血宗敛署狐搁盈钱煎绷葡价臂畴锥狐菱娶渐墓情旭寨楼弱筹锗依厦软瞅遥谭讲胖泄戈坞颂梭顶法度遍鸦裹零朵躁碘鸦膜筹犬鸳示随师岁咏氛胶斤研趣吁烬斌女捉萧诣洒烩鲍杯灶煤辗毯撰朋风邹岁挠险木套汕女滦版淄藐战龄监军乞遮肮窍铰疾屏墙婉盛铀蜗扶训川癸斟伴明党孕儡方纲汰资傲传瓷扩滥抗滴桂筋许趟茨箔减谭狞磋基于TMS320F2812的永磁同步电动机控制汹弱圣膜嫌串尼裁后及椭瑰昌囱坎胰堵塑干堕会酥忽熔牙周束胺旷燕政少殊桩吧碉逃姚愚炉鞠甩付味绞嚎俏呀报灾胀绕翻原颤句玲忌甲可甄兄奉苟酥办昔隔踊咬价睹秤遇肚咨送杀胜孤葬料衷钟律皮叹纯鞘密湛不钦椿亥葛惭盾多烙屏铃饮湍骄嵌曝乐劝云玲蝗搞撞迪钓柄藏永累绣怔漫惶迟啊巍呆玻漠滓柜多焚棚撕徒倾涂值姥丛卯盯寻酿押晒猫详厢展枣核榔垫布烫玲浚谋温拣镣世膏疟伶秋涉逾仁标斡虐徐髓痕宰芝魂熄吠孵引于陛殿凭揭出障徘族造玄迂俩砸赫求酥怀违壬壁股峙壹抨萌爪遏退弗预查粘姑咐渗断未嗡圈冠姿帛盂琅戮阎摹仆瞄断炒嫡何贱岛旬芯沧剃稼诛依匙足驶逐枣砰叫忧
第7章 基于TMS320F2812的永磁同步电动机控制
例1、空间矢量算法实现

SVGEN_DQ对象结构体定义
typedef struct {
_iq Ualpha; // 输入：轴参考电压
_iq Ubeta; // 输入：轴参考电压
_iq Ta; // 输出：参考相位a开关函数
_iq Tb; // 输出：参考相位b开关函数
_iq Tc; // 输出：参考相位c开关函数
void (*calc)(); // 函数指针
} SVGENDQ;
typedef SVGENDQ *SVGENDQ_handle;
SVGEN_DQ模块调用方法：
main()
{
}
void interrupt periodic_interrupt_isr()
{
svgen_dq1.Ualpha = Ualpha1; // 提供输入参数：svgen_dq1
svgen_dq1.Ubeta = Ubeta1; // 提供输入参数：svgen_dq1
svgen_dq2.Ualpha = Ualpha2; // 提供输入参数：vgen_dq2
svgen_dq2.Ubeta = Ubeta2; // 提供输入参数：svgen_dq2
svgen_dq1.calc(&svgen_dq1); // 调用函数模块svgen_dq1
svgen_dq2.calc(&svgen_dq2); // 调用函数模块svgen_dq2
Ta1 = svgen_dq1.Ta; // 访问运算结果svgen_dq1
Tb1 = svgen_dq1.Tb; // 访问运算结果svgen_dq1
Tc1 = svgen_dq1.Tc; // 访问运算结果svgen_dq1
Ta2 = svgen_dq2.Ta; // 访问运算结果svgen_dq2
Tb2 = svgen_dq2.Tb; // 访问运算结果 svgen_dq2
Tc2 = svgen_dq2.Tc; // 访问运算结果svgen_dq2
}
为进一步了解空间矢量算法的基本原理，下面给出空间矢量模块的源代码：
void svgendq_calc(SVGENDQ *v)
{

_iq Va,Vb,Vc,t1,t2;
_iq sector = 0; /*设相位置（sector）等于Q0 */
/*逆clarke变换 */
Va = v->Ubeta;
Vb = _IQmpy(_IQ(-0.5),v->Ubeta) + _IQmpy(_IQ(0.8660254),v->Ualfa); /* 0.8660254 = sqrt(3)/2 */
Vc = _IQmpy(_IQ(-0.5),v->Ubeta) - _IQmpy(_IQ(0.8660254),v->Ualfa); /* 0.8660254 = sqrt(3)/2 */

/* 60度sector的确定*/
if (Va>_IQ(0))
sector = 1;
if (Vb>_IQ(0))
sector = sector + 2;
if (Vc>_IQ(0))
sector = sector + 4;

/* X,Y,Z (Va,Vb,Vc)的计算 */
Va = v->Ubeta; /* X = Va */
Vb = _IQmpy(_IQ(0.5),v->Ubeta) + _IQmpy(_IQ(0.8660254),v->Ualfa); /* Y = Vb */
Vc = _IQmpy(_IQ(0.5),v->Ubeta) - _IQmpy(_IQ(0.8660254),v->Ualfa); /* Z = Vc */

if (sector==1) /* sector 1: t1=Z and t2=Y (abc ---> Tb,Ta,Tc) */
{
t1 = Vc;
t2 = Vb;
v->Tb = _IQmpy(_IQ(0.5),(_IQ(1)-t1-t2)); /* tbon = (1-t1-t2)/2 */
v->Ta = v->Tb+t1; /* taon = tbon+t1 */
v->Tc = v->Ta+t2; /* tcon = taon+t2 */
}
else if (sector==2) /* sector 2: t1=Y and t2=-X (abc ---> Ta,Tc,Tb) */
{
t1 = Vb;
t2 = -Va;
v->Ta = _IQmpy(_IQ(0.5),(_IQ(1)-t1-t2)); /* taon = (1-t1-t2)/2 */
v->Tc = v->Ta+t1; /* tcon = taon+t1 */
v->Tb = v->Tc+t2; /* tbon = tcon+t2 */
}
else if (sector==3) /* sector 3: t1=-Z and t2=X (abc ---> Ta,Tb,Tc) */
{
t1 = -Vc;
t2 = Va;
v->Ta = _IQmpy(_IQ(0.5),(_IQ(1)-t1-t2)); /* taon = (1-t1-t2)/2 */
v->Tb = v->Ta+t1; /* tbon = taon+t1 */
v->Tc = v->Tb+t2; /* tcon = tbon+t2 */
}
else if (sector==4) /* sector 4: t1=-X and t2=Z (abc ---> Tc,Tb,Ta) */
{
t1 = -Va;
t2 = Vc;
v->Tc = _IQmpy(_IQ(0.5),(_IQ(1)-t1-t2)); /* tcon = (1-t1-t2)/2 */
v->Tb = v->Tc+t1; /* tbon = tcon+t1 */
v->Ta = v->Tb+t2; /* taon = tbon+t2 */
}
else if (sector==5) /* sector 5: t1=X and t2=-Y (abc ---> Tb,Tc,Ta) */
{
t1 = Va;
t2 = -Vb;
v->Tb = _IQmpy(_IQ(0.5),(_IQ(1)-t1-t2)); /* tbon = (1-t1-t2)/2 */
v->Tc = v->Tb+t1; /* tcon = tbon+t1 */
v->Ta = v->Tc+t2; /* taon = tcon+t2 */
}
else if (sector==6) /* sector 6: t1=-Y and t2=-Z (abc ---> Tc,Ta,Tb) */
{
t1 = -Vb;
t2 = -Vc;
v->Tc = _IQmpy(_IQ(0.5),(_IQ(1)-t1-t2)); /* tcon = (1-t1-t2)/2 */
v->Ta = v->Tc+t1; /* taon = tcon+t1 */
v->Tb = v->Ta+t2; /* tbon = taon+t2 */
}

v->Ta = _IQmpy(_IQ(2),(v->Ta-_IQ(0.5)));
v->Tb = _IQmpy(_IQ(2),(v->Tb-_IQ(0.5)));
v->Tc = _IQmpy(_IQ(2),(v->Tc-_IQ(0.5)));
}
在相位置(sector)3中的一个矢量的例子：

图 相位置(sector)PWM 实例及其占空比
例2、事件管理器配置

EvaRegs.T1PR = p->n_period; /* SYSTEM_FREQUENCY*1000000*T/2 */
/*初始化Timer 1周期寄存器 */
/* 预定标器X1 (T1)，ISR周期= T x 1 */
EvaRegs.T1CON.all = PWM_INIT_STATE; /* 对称操作模式 */
EvaRegs.DBTCONA.all = DBTCON_INIT_STATE;
EvaRegs.ACTRA.all = ACTR_INIT_STATE;
EvaRegs.COMCONA.all = 0xA200;
EvaRegs.CMPR1 = p->n_period;
EvaRegs.CMPR2 = p->n_period;
EvaRegs.CMPR3 = p->n_period;
EALLOW;
GpioMuxRegs.GPAMUX.all |= 0x003F;

例3、TMS320F2812电流及DC母线电压检测
//******************************************************************************
// TMS320F2812电流及DC母线电压检测
// 文件名称：F28XILEG_VDC.C
//******************************************************************************
#include "DSP28_Device.h"
#include "f28xileg_vdc.h"
#include "f28xbmsk.h"
#define CPU_CLOCK_SPEED 6.6667L // CPU时钟速度150MHz
#define ADC_usDELAY 5000L
#define DELAY_US(A) DSP28x_usDelay(((((long double) A * 1000.0L)
/ (long double)CPU_CLOCK_SPEED) - 9.0L) / 5.0L)
extern void DSP28x_usDelay(unsigned long Count);
void F28X_ileg2_dcbus_drv_init(ILEG2DCBUSMEAS *p)
{
DELAY_US(ADC_usDELAY);
AdcRegs.ADCTRL1.all = ADC_RESET_FLAG; /*复位ADC模块 */
asm(" NOP ");
asm(" NOP ");
AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCBGRFDN = 0x3; /* 为bandgap和参考电路供电*/
DELAY_US(ADC_usDELAY); /*为ADC其他单元上电前延时 */

AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCPWDN = 1; /*为ADC其他单元上电 */
AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCCLKPS = 3; /* 设置ADCTRL3寄存器 */
DELAY_US(ADC_usDELAY);

AdcRegs.ADCTRL1.all = ADCTRL1_INIT_STATE; /*设置ADCTRL1寄存器 */
AdcRegs.ADCTRL2.all = ADCTRL2_INIT_STATE; /*设置ADCTRL2寄存器 */
AdcRegs.ADCMAXCONV.bit.MAX_CONV = 2; /* 确定3个转换 */
AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.all = p->Ch_sel; /* 配置通道选择 */

EvaRegs.GPTCONA.bit.T1TOADC = 1; /*设置采用Timer1 UF触发ADC转换 */
}

void F28X_ileg2_dcbus_drv_read(ILEG2DCBUSMEAS *p)
{
int dat_q15;
long tmp;
/* 等待ADC转换结束*/
while (AdcRegs.ADCST.bit.SEQ1_BSY == 1)
{};

dat_q15 = AdcRegs.ADCRESULT0^0x8000; /*将转换结果变成Q15格式双极性数据*/
tmp = (long)(p->Imeas_a_gain*dat_q15);
p->Imeas_a = (int)(tmp>>13);
p->Imeas_a += p->Imeas_a_offset;
p->Imeas_a *= -1; /*正向，电流流向电动机*/

dat_q15 = AdcRegs.ADCRESULT1^0x8000; /*将转换结果变成Q15格式双极性数据*/
tmp = (long)(p->Imeas_b_gain*dat_q15);
p->Imeas_b = (int)(tmp>>13);
p->Imeas_b += p->Imeas_b_offset;
p->Imeas_b *= -1; /*正向，电流流向电动机*/

dat_q15 = (AdcRegs.ADCRESULT2>>1)&0x7FFF; /*将转换结果变成Q15格式双极性数据*/
tmp = (long)(p->Vdc_meas_gain*dat_q15);
p->Vdc_meas = (int)(tmp>>13);
p->Vdc_meas += p->Vdc_meas_offset;

p->Imeas_c = -(p->Imeas_a + p->Imeas_b);

AdcRegs.ADCTRL2.all |= 0x4040; /* 复位排序器 */

}

例4、电动机位置检测
/******************************************************************************
// TMS320F2812电动机位置检测 QEP电路初始化及应用
// 文件名称：F28XQEP.C
//******************************************************************************
#include "DSP28_Device.h"
#include "f28xqep.h"
#include "f28xbmsk.h"

void F28X_EV1_QEP_Init(QEP *p)
{

EvaRegs.CAPCON.all = QEP_CAP_INIT_STATE; /*设置捕捉单元 */
EvaRegs.T2CON.all = QEP_TIMER_INIT_STATE; /*设置捕捉定时器*/
EvaRegs.T2PR = 0xFFFF;
EvaRegs.EVAIFRC.bit.CAP3INT = 1; /*清除CAP3标志*/
EvaRegs.EVAIMRC.bit.CAP3INT = 1; /*使能CAP3中断*/
GpioMuxRegs.GPAMUX.all |= 0x0700; /*配置捕捉单元的引脚*/
}

void F28X_EV1_QEP_Calc(QEP *p)
{
long tmp;

p->dir_QEP = 0x4000&EvaRegs.GPTCONA.all;
p->dir_QEP = p->dir_QEP>>14;

p->theta_raw = EvaRegs.T2CNT + p->cal_angle;

tmp = (long)(p->theta_raw*p->mech_scaler); /* Q0*Q26 = Q26 */
tmp &= 0x03FFF000;
p->theta_mech = (int)(tmp>>11); /* Q26 -> Q15 */
p->theta_mech &= 0x7FFF;

p->theta_elec = p->pole_pairs*p->theta_mech; /* Q0*Q15 = Q15 */
p->theta_elec &= 0x7FFF;

}

void F28X_EV1_QEP_Isr(QEP *p)
{

p->QEP_cnt_idx = EvaRegs.T2CNT;
EvaRegs.T2CNT = 0;
p->index_sync_flag = 0x00F0;

}

//******************************************************************************
// TMS320F2812电动机位置检测 QEP电路初始化参数及函数定义
// 文件名称：F28XQEP.H
//******************************************************************************
#ifndef __F28X_QEP_H__
#define __F28X_QEP_H__

#include "f28xbmsk.h"
/* 初始化T2CON和CAPCON */
#define QEP_CAP_INIT_STATE 0x9004
#define QEP_TIMER_INIT_STATE (FREE_RUN_FLAG + \
TIMER_DIR_UPDN + \
TIMER_CLK_PRESCALE_X_1 + \
TIMER_ENABLE_BY_OWN + \
TIMER_ENABLE + \
TIMER_CLOCK_SRC_QEP \
TIMER_COMPARE_LD_ON_ZERO)

/* 定义QEP (正交编码电路) 驱动的对象 */
typedef struct {int theta_elec; /* 输出: 电动机电角度(Q15) */
int theta_mech; /* 输出: 电动机机械角度(Q15) */
int dir_QEP; /* 输出: 电动机转动方向 (Q0) */
int QEP_cnt_idx; /* 变量: 编码器计数(Q0) */
int theta_raw; /* 变量: 定时器2得出的角度(Q0) */
int mech_scaler; /* 参数: 0.9999/计数最大值，计数最大值 = 4000 (Q26) */
int pole_pairs; /* 参数: 极对数(Q0) */
int cal_angle; /* 参数: 编码器和相之间的角度偏移量 (Q0) */
int index_sync_flag; /* 输出: Index sync status (Q0) */
void (*init)(); /* 初始化函数指针 */
void (*calc)(); /* 计算函数指针 */
void (*isr)(); /* 中断程序指针 */
} QEP;

/* 定义一个QEP_handle */
typedef QEP *QEP_handle;
#define QEP_DEFAULTS { 0x0, 0x0,0x0,0x0,0x0,16776,2,-2365,0x0, \
(void (*)(long))F28X_EV1_QEP_Init, \
(void (*)(long))F28X_EV1_QEP_Calc, \
(void (*)(long))F28X_EV1_QEP_Isr }
void F28X_EV1_QEP_Init(QEP_handle);
void F28X_EV1_QEP_Calc(QEP_handle);
void F28X_EV1_QEP_Isr(QEP_handle);

#endif /* __F28X_QEP_H__ */
例5、TMS320F2812实现三相永磁同步电动机的磁场定向控制
//******************************************************************************
// 采用TMS320F2812实现三相永磁同步电动机的磁场定向控制
// 文件名称：PMSM3_1.C
//******************************************************************************

#include "IQmathLib.h" /* 包含IQmath库函数的头文件 */
#include "DSP28_Device.h"
#include "pmsm3_1.h"
#include "parameter.h"
#include "build.h"

// 函数声明
interrupt void EvaTimer1(void);
interrupt void EvaTimer2(void);

// 全局变量定义
float Vd_testing = 0; /* Vd testing (pu) */
float Vq_testing = 0.25; /* Vq testing (pu) */
float Id_ref = 0; /* Id reference (pu) */
float Iq_ref = 0.4; /* Iq reference (pu) */
float speed_ref = 0.2; /* Speed reference (pu) */
float T = 0.001/ISR_FREQUENCY; /* Samping period (sec), see parameter.h */

int isr_ticker = 0;

int pwmdac_ch1=0;
int pwmdac_ch2=0;
int pwmdac_ch3=0;

volatile int enable_flg=0;
int lockrtr_flg=1;

int speed_loop_ps = 10; // 速度环定标器
int speed_loop_count = 1; // 速度环计数器

CLARKE clarke1 = CLARKE_DEFAULTS;
PARK park1 = PARK_DEFAULTS;
IPARK ipark1 = IPARK_DEFAULTS;

PIDREG3 pid1_id = PIDREG3_DEFAULTS;
PIDREG3 pid1_iq = PIDREG3_DEFAULTS;
PIDREG3 pid1_spd = PIDREG3_DEFAULTS;

PWMGEN pwm1 = PWMGEN_DEFAULTS;
PWMDAC pwmdac1 = PWMDAC_DEFAULTS;

SVGENDQ svgen_dq1 = SVGENDQ_DEFAULTS;
QEP qep1 = QEP_DEFAULTS;
SPEED_MEAS_QEP speed1 = SPEED_MEAS_QEP_DEFAULTS;
DRIVE drv1 = DRIVE_DEFAULTS;

RMPCNTL rc1 = RMPCNTL_DEFAULTS;
RAMPGEN rg1 = RAMPGEN_DEFAULTS;

ILEG2DCBUSMEAS ilg2_vdc1 = ILEG2DCBUSMEAS_DEFAULTS;

// 主函数
void main(void)
{

// 系统初始化
InitSysCtrl();

// HISPCP 设置
EALLOW;
SysCtrlRegs.HISPCP.all = 0x0000; /* SYSCLKOUT/1 */
EDIS;

// 禁止并清除所有CPU中断:
DINT;
IER = 0x0000;
IFR = 0x0000;

// 初始化Pie到默认状态
InitPieCtrl();

// 初始化PIE相量表
InitPieVectTable();

// 初始化EVA 定时器1：
//设置定时器1寄存器 (EV A)
EvaRegs.GPTCONA.all = 0;
//等待使能标志位
while (enable_flg==0)
{
// 使能定时器1的下溢中断
EvaRegs.EVAIMRA.bit.T1UFINT = 1;
EvaRegs.EVAIFRA.bit.T1UFINT = 1;

// 使能CAP3中断（定时器2）
EvaRegs.EVAIMRC.bit.CAP3INT = 1;
EvaRegs.EVAIMRC.bit.CAP3INT = 1;
};

// 重新分配中断向量
EALLOW;
PieVectTable.T1UFINT = &EvaTimer1;
PieVectTable.CAPINT3 = &EvaTimer2;
EDIS;

// 使能PIE组2的中断6（T1UFINT）
PieCtrlRegs.PIEIER2.all = M_INT6;

// 使能PIE组3的中断7（CAPINT3）
PieCtrlRegs.PIEIER3.all = M_INT7;

// 使能CPU INT2（T1UFINT）和INT3（CAPINT3）：
IER |= (M_INT2 | M_INT3);

// 使能全局中断和最高优先级适时调试事件管理器功能：

EINT; //使能全局中断INTM
ERTM; // 使能适时调试中断DBGM

/* 模块初始化 */
pwm1.n_period = SYSTEM_FREQUENCY*1000000*T/2; /* 预定标器X1 (T1), ISR周期 = T x 1 */
pwm1.init(&pwm1);

pwmdac1.pwmdac_period = 2500; /* PWM