【摘要】 DSP在電機系統(tǒng)開發(fā)中應用廣泛，但是在對DSP進行代碼開發(fā)時則比較繁瑣，效率不高，容易出錯。Matlab提供的Embedded Coder功能，則可以很好的解決上述問題。不僅可以進行系統(tǒng)級仿真，還可以對自動生成的代碼進行驗證。本文以永磁同步電機的磁場定向算法為例，詳細介紹在Matlab中DSP代碼開發(fā)的流程。

【關(guān)鍵詞】 基于模型的設計 Embedded Coder 磁場定向算法 永磁同步電機 PIL

DSP在電力電子控制中的應用越來越廣泛。傳統(tǒng)的開發(fā)流程是系統(tǒng)仿真，編寫代碼，最后測試。采用手工編程的方式，難度大、效率低、容易出錯，測試和編程不能同步進行。Matlab提供的Coder功能，可以將Simulink建立的算法直接生成可以在目標處理器中執(zhí)行的C代碼，同時Maltab提供的PIL測試功能，可以將測試和編程同步執(zhí)行，便于前期發(fā)現(xiàn)問題，較好的提高開發(fā)的效率。

一、磁場定向算法（FOC）模型簡介

本例中對于FOC算法，采用Id=0的轉(zhuǎn)速和電流閉環(huán)控制方案，速度環(huán)具有增強系統(tǒng)抗負載擾動的能力，根據(jù)速度給定和速度反饋，通過速度調(diào)節(jié)器輸出電流轉(zhuǎn)矩分量給定值。電流環(huán)為雙環(huán)結(jié)構(gòu)分別調(diào)節(jié)電流轉(zhuǎn)矩分量與電流勵磁分量跟蹤給定值的變化，快速提高系統(tǒng)的響應性能。經(jīng)兩個電流調(diào)節(jié)器輸出的d-q軸電壓分量合成為一個電壓矢量，通過svpwm調(diào)制，直流母線電壓將以PWM波的方式加到電機上。

模型中用到的模塊是由matlab中提供的TIC2000系列的Digital Motor Control（DMC）和IQMath庫構(gòu)建，這些庫是專門針對TIC2000系列處理器編寫，生成代碼的效率可以和匯編語言相媲美。Target Preference設置為F2812，具體設置和處理器相一致。在模型中設置Rate Tranation2模塊輸出采樣時間為0.01s，為轉(zhuǎn)速閉環(huán)的采樣周期。電流環(huán)采用系統(tǒng)的采樣時間5E-5s即PWM頻率為20KHZ。由于TIC2000系列處理器為定點處理器，所以本例在建模時是按照定點模型建立。對于FOC所有輸入信號都采用的是Q17格式，所以空間矢量發(fā)生模塊輸出的也是Q17格式的數(shù)據(jù)，但是TIC2000中PWM模塊默認的輸入數(shù)據(jù)是Uint16格式，所以要進行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，這一功能由PWM Scaing模塊實現(xiàn)。

二、處理器在環(huán)測試

處理器在環(huán)測試是在Simulink中搭建被控對象的模型，而將控制器算法代碼下載到目標處理器中去執(zhí)行。

系統(tǒng)輸入端口信號是利用永磁同步電機控制系統(tǒng)仿真時產(chǎn)出的數(shù)據(jù)，通過logsout數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄，然后導入到PIL測試模塊中，最后記錄其輸出的PWM波形。圖中的FOC子系統(tǒng)為Simulink搭建的算法模塊，F(xiàn)OC1是有FOC子系統(tǒng)生成的PIL測試模塊。通過Inspect Logged Signals工具觀察其具體波形，結(jié)果如圖1所示：

通過觀察結(jié)果可知其PWM和PWM_PIL波形誤差為零，驗證了算法生成代碼在處理器中執(zhí)行的正確性。

三、總結(jié)

基于模型的設計優(yōu)勢在于算法的早期驗證，使得開發(fā)者可以將主要精力放在算法開發(fā)上，代碼則由Matlab自動生成，很好的提高工作效率。在實際的開發(fā)中，將算法生成為函數(shù)進行調(diào)用，一般底層驅(qū)動和控制流程使用匯編語言或者C手工編寫。如果通過Matlab對底層驅(qū)動建模則十分復雜，得不償失，控制流程開發(fā)也沒有C語言靈活。

參 考 文 獻

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