3 軟件設(shè)計(jì)

　　在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中根據(jù)UI 要求細(xì)分馬達(dá)的工作狀態(tài)，按馬達(dá)的工作狀態(tài)來(lái)劃分可存在5 個(gè)工作狀態(tài)，它們分別是：停止(Stop)、定位(Initposition、也稱直流勵(lì)磁)、強(qiáng)制運(yùn)轉(zhuǎn)(Force)、強(qiáng)制→穩(wěn)定轉(zhuǎn)換(Change_up)、穩(wěn)定(Steady_A)。

　　如圖 4.

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　　圖4 馬達(dá)控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

　　1、停止(Stop)狀態(tài)：在該狀態(tài)下馬達(dá)停止運(yùn)行，無(wú)相電流。

　　2、定位(Initposition)狀態(tài)： 在該狀態(tài)下電流流經(jīng)馬達(dá)線圈使鐵芯處產(chǎn)生了磁通量，將轉(zhuǎn)子的位置固定于0 點(diǎn)附近。該位置一旦確定完成后，馬達(dá)自動(dòng)進(jìn)入下一狀態(tài)。

　　3、強(qiáng)制運(yùn)轉(zhuǎn)(Force)狀態(tài)： 轉(zhuǎn)子開(kāi)始啟動(dòng)并加速。該狀態(tài)下馬達(dá)還未處于矢量控制反饋下，而是人為的強(qiáng)制加入旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、馬達(dá)的轉(zhuǎn)子受磁力的影響，跟隨該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)進(jìn)行物理旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的角速度值達(dá)到最低頻率時(shí)，馬達(dá)進(jìn)入下一狀態(tài)。

　　4、強(qiáng)制→穩(wěn)定的切換(Change_up)狀態(tài)：馬達(dá)進(jìn)行從強(qiáng)制運(yùn)轉(zhuǎn)切換至穩(wěn)定狀態(tài)的處理。當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子加速后進(jìn)入穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速后，進(jìn)入下一狀態(tài)。

　　5、穩(wěn)定(Steady_A)狀態(tài)：按照轉(zhuǎn)子的位置和馬達(dá)目標(biāo)速度進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

　　寄存器配置

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　　圖 5 VE、PMD、ADC 的工作時(shí)序。

　　如圖5,啟動(dòng)馬達(dá)前我們需要分別對(duì)ADC、VE、PMD 模塊的寄存器進(jìn)行配置。在ADC 中，需要配置采樣通道、ADC 采樣時(shí)鐘、采樣完成后通知VE 響應(yīng)中斷。為了同步PMD 模塊的PWM 信號(hào)，我們需要配置ADC 采樣允許PMD 同步觸發(fā)轉(zhuǎn)換。這里需要注意的是VE 將空間矢量劃分為6 個(gè)60°的扇區(qū)，分別對(duì)應(yīng)ADC 的不同采樣通道，由于我們使用的是3 電阻的采樣方式，因此需要配置觸發(fā)來(lái)執(zhí)行輸出。根據(jù)VE 觸發(fā)器的生成任務(wù)將VE 扇區(qū)信息(VESECTORn)自動(dòng)傳送給PMD 程序的觸發(fā)輸出選擇寄存器(VETRGSELn)。

　　在PMD 中模塊設(shè)定中，由于包含了脈寬調(diào)制電路、PWM 控制電路、保護(hù)控制電路、死區(qū)控制電路，因此相應(yīng)的軟件需要配置PWM 周期及占空比、PWM模式(三角波或鋸齒波)、PWM 輸出方式、關(guān)斷模式、死區(qū)時(shí)間、輸出端口極性(High/Low 有效)、保護(hù)控制(EMG、OVV)。

　　在VE 的設(shè)定中，需要配置任務(wù)調(diào)度、d 軸電流環(huán)的PI 積分系數(shù)和比例系數(shù)、q 軸電流環(huán)的PI 積分系數(shù)和比列系數(shù)。

　　當(dāng)初始化設(shè)置完成后啟動(dòng)VE,使VE、ADC 和PMD 三方協(xié)作工作。每當(dāng)VE的輸入調(diào)度完成后，將會(huì)產(chǎn)生一次VE中斷，通過(guò)對(duì)中斷的響應(yīng)刷新任務(wù)調(diào)度器即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制。

　　4 總結(jié)

　　基于東芝TX03 系列的變頻方案最大的特點(diǎn)是VE 矢量引擎的硬件化，減少了大量的軟件算法及計(jì)算運(yùn)算時(shí)間，極大的提高了處理器的執(zhí)行能力，在滿足電機(jī)控制的同時(shí)并富有大量的運(yùn)算結(jié)余可以用于其它需求。

　　在電機(jī)磁場(chǎng)控制(FOC)硬件化后，也同樣提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠性。

　　同時(shí)由于矢量控制引擎(VE)的模塊化結(jié)構(gòu)，也使得用戶可以自由選擇使用或不使用其部分運(yùn)算模塊的功能，使繁瑣的電機(jī)控制器系統(tǒng)變成通過(guò)軟件配置靈活的管理任務(wù)調(diào)度器實(shí)現(xiàn)電機(jī)磁場(chǎng)控制，極大的縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，加速產(chǎn)品上市時(shí)間。