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雙DSP電機控制數字平臺設計
摘要：和異步機的各種控直接轉矩控制目前已經應用到同步機制系統中，由于其采用Bang?Bang控制，長控制周期將導致大電流和大的轉矩脈動這兩個突出問題，要使控制性能更為優越必然對控制周期提出更高的要求。提高控制平臺性能是解決這些問題的有效途徑之一。TI公司的2000系列DSP是電機控制領域常用芯片，針對電機控制設計的事件管理器具有突出優點。3X系列DSP則是性價比很好的通用芯片，浮點運算，數據處理速度快。為此采用雙DSP系統結構，從電機控制領域特點出發，利用TMS320LF2407A控制上的強大功能而專注于控制方面的工作；TMS320VC33浮點運算能力強，則進行數據的分析和處理。使用雙口RAMCY7C025實現雙機之間的高速數據交流和通信，使得不同MDSP優勢充分體現，協同工作，大大提高控制平臺的性能。關鍵詞：電機控制；直接轉矩控制；雙DSP；雙端口RAM；通信
引言
直接轉矩控制[1]是目前廣為研究的電機控制理論之一，已在異步機上取得了成功，而在同步機方面的應用也已有了一定發展[2]。由于該理論直接對轉矩進行控制，故瞬態性能得到了顯著的改善。但是，由于其采用的是Bang?Bang控制，控制周期過長會使電流過大；同時大周期會使轉矩脈動加大。為了解決這個問題可以從控制策略上加以改進，比如采用SVM?DTC[3]來取代傳統DTC方案；也可以在控制平臺上加以考慮，提高處理器速度，縮短控制周期。以單個DSP為核心的控制平臺（常見的芯片如TI公司的2000系列），由于既要完成復雜的算法，還要執行數據采集、控制信號輸出、系統保護以及人機交互等一系列操作，無法有效地縮短控制周期。在綜合考慮了各種數字信號處理器的性能之后，決定采用雙DSP并行工作的體系結構；并同時考慮到該控制系統的特點，即在每個控制周期內兩個DSP之間交換的信息很少，不同于諸如圖像采集系統[4]那樣，需要大流量的數據交換。由此采取了一系列特殊的設計思想。首先，在芯片的選型上兼顧了各自不同的特點，即專用于電機控制領域的芯片TMS320LF2407A專注于控制；高速通用數據處理芯片TMS320VC33則著眼于復雜算法的實現，從而充分利用了各自的特點。其次，針對電機控制這一特定領域，需要采集的數據相對較少，同時反饋的也只是計算結果，即PWM波發送策略，并無大量中間結果，因此，需要考慮的重點是控制方法的實現，和數據采集的實現必須占用盡可能少的資源。同時由于數據量較少，可以用較小的代價來實現數據的冗余，使得數據處理時更加靈活和方便，DSP之間并不一定保持同步工作狀態。為了實現兩個DSP之間的數據交換和通信，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，避免存儲空間爭用[5]的同時，使得數據存儲過程盡量少耗費各種資源。
1 硬件系統構成
TMS320LF2407A最突出的特點在于其事件管理器模塊：共有兩個事件管理器EVA及EVB，提供了8個16位脈寬調制（PWM）通道。這些都是針對電機控制而設計的，在PWM波的產生上相當方便可靠；可編程的PWM死區控制可以防止上下橋臂同時輸出觸發脈沖而導致直通。同時每個模塊還提供了兩個外部引腳PDPINTA和PDPINTB，當該引腳上出現低電平時事件
[1] [2] [3] [4] [5]
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