基于TC1782的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)

　　2.2.2 硬件設(shè)計(jì)

　　依照PMSM主控制器所需要的功能、實(shí)際參與控制的對(duì)象以及主控制芯片的特點(diǎn)，PMSM電機(jī)控制系統(tǒng)主控制器硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。它采用了功能劃分和模塊化的設(shè)計(jì)思想，并根據(jù)功能需求分離成不同的功能模塊。主控制器的主要接口技術(shù)參數(shù)為:1)14路模擬量輸人通道(12比特);2)6路PWM輸出(帶電平轉(zhuǎn)換);3)2路CAN通訊接口(支持標(biāo)定和系統(tǒng)通訊);4)可配置并行或串行通訊的旋變接口電路(AD2S1210);5)數(shù)字量輸入(故障檢測(cè)與診斷等);6)數(shù)字量輸出(急?？刂婆c主繼電器控制等);7)電源系統(tǒng)。

　　PMSM電機(jī)控制系統(tǒng)要求具有較高的安全等級(jí)，驅(qū)動(dòng)器對(duì)主控制器的故障響應(yīng)時(shí)間有著嚴(yán)格的要求，因此主控制器采用了符合ISO26262功能安全規(guī)范的監(jiān)控芯片CIC61508設(shè)計(jì)監(jiān)控電路。CIC61508具有可配置的電壓監(jiān)控輸入，可配置的主CPU任務(wù)執(zhí)行時(shí)間和可配置的故障響應(yīng)時(shí)間及輸出，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控主CPU的供電和軟件的運(yùn)行狀況，按照預(yù)先配置好的故障響應(yīng)輸出控制其他IC的使能與復(fù)位引腳，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能安全要求。

　　2.2.3 軟件設(shè)計(jì)

　　PMSM電機(jī)的控制系統(tǒng)方案主要以磁場(chǎng)定向控制FOC為主(圖5), 另外為達(dá)到最佳控制效果, 常常幾種控制方案結(jié)合運(yùn)用, 如采用最大轉(zhuǎn)矩控制和弱磁控制原理(圖6)以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的效率最優(yōu)和寬范圍的調(diào)速方案, 集轉(zhuǎn)矩控制和PWM 控制于一身的控制方案等[3]

　　圖5和圖6中的PMSM電機(jī)控制系統(tǒng)方案中表明TC1782除了要完成和FOC相關(guān)的計(jì)算，如Clark，Park，i-Park和SVM[4]計(jì)算外，還需要對(duì)系統(tǒng)的一些信號(hào)進(jìn)行采集，如相電流，母線(xiàn)電壓，電機(jī)位置和轉(zhuǎn)速等。另外考慮到主控制器參與系統(tǒng)通訊，以及功能安全上的要求，這些都將對(duì)單核CPU的負(fù)載是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。基于以上因素，按照主控制器的功能要求，將主控制器的軟件開(kāi)發(fā)模塊化，分配給TC1782的主CPU和外設(shè)協(xié)處理器PCP，從而形成如圖7所示的軟件流程結(jié)構(gòu)框架。

　　圖7所示的軟件系統(tǒng)架構(gòu)中，主CPU在一個(gè)小型任務(wù)調(diào)度器的基礎(chǔ)上，分別調(diào)用了英飛凌安全功能軟件SafeTcore和PMSM電機(jī)控制相關(guān)算法軟件，SafeTcore在CPU運(yùn)行時(shí)循環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)的故障，測(cè)試項(xiàng)目可以依照要求進(jìn)行配置，所運(yùn)行的PMSM電機(jī)控制算法采用圖5和圖6中所示的控制策略進(jìn)行。外設(shè)協(xié)處理器PCP除了運(yùn)行安全功能軟件SafeTcore軟件監(jiān)控主CPU的運(yùn)行外，還可以處理和通訊相關(guān)的中斷和信號(hào)采樣中斷等，從而降低主CPU的中斷負(fù)載。