1.Absolute iqn
khối này tính toán giá trị tuyệt đối cảu đầu vào IQ .Dầu ra cũng là một số IQ
2. Arctangent IQN
khối arctangent tính toán arctang của số IQ đầu vào và đầu ra là một số IQ .
- arctan2 : tính arctang của 4 góc phần tư đầu ra là radians giá trị từ - π đến π .
- arctan2pu : tính arctang trên mỗi đơn vị .Nếu arctan2(B,A) >=0 ,arctan2pu(B,A) = atan2(B,A)/2*π .Nếu không arctan2pu(B,A) = arctan2pu(B,A)=arctan2(B,A)/(2* π+1).Đầu ra nằm trong mỗ đơn vị Radian với giá trị từ 0 đến 2* π rad [14].
chú ý : thứ tự đầu vào cho khối arctangent IQN tương ứng với quy ước của texas Intrument với A ở trên và B ở dưới [14] .
3. GPIO Digital input
Khối này thiết lập các chân vào ra mục đích chung I/O(GPIO).Thanh ghi điều khiển chia sẻ các chân vào ra số .Mỗi cổng I/O có một thanh ghi MUX được dùng để chọn hoạt động các ngoại vi hoặc đầu vào ra số .
4. C281x GPIO digital output
Khối này thiết lập các chân vào ra mục đích chung I/O(GPIO).Thanh ghi điều khiển chia sẻ các chân vào ra số .Mỗi cổng I/O có một thanh ghi MUX
5.Watch dog
Khối này thiết lập bộ đếm cho modul watchdog để reset DSP .
Hộp thoại
Hình 2.55 Hộp thoại bộ Watch dog Watchdog couter reset source
- INPUT : Tạo ra một cổng đầu vào trên khối watchdog.đầu vào tín hiệu reset bộ đếm.
- Sperify viadialog : Sử dụng giá trị của thời gian lấy mẫu để reset timer . - Sample time ( thời gian lấy mẫu ) :Sau mỗi khoảng thời gian bộ watchdog timer được reset .
6. Bộ Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số - ADC
Thiết lập khối ADC của C281x .ADC của C281x thực hiện chuyển đổi tương tự sang số của các tín hiệu kết nối với các chân ADC đầu vào được chọn .Giá trị đầu ra các khối ADC được lưu trữ trong các thanh ghi .
Sự kích hoạt :
Các chế độ kích hoạt ADC phụ thuộc vào các thiết lập bên trong single source start of conversion (SOC) .Trong chế độ không đồng bộ các ADC thường
được kích hoạt bằng phần mềm tại mỗi khoảng thời gian lấy mẫu quy định tại các khối ADC .
Trong chế độ đồng bộ các bộ quản lý sự kiện (EV) được liên kết với ADC và kích hoạt ADC .Trong trường hợp này ADC được đồng bộ với các bộ điều biến độ rộng xung PWM.ADC start conversion được đặt từ khối PWM .
Chú ý : ADC không thể đồng bộ cùng với PWM nếu ADC hoạt động ở chế độ cascaded .
Đầu ra của C281x ADC là một véc tơ kiểu Unit16.Giá trị đầu vào trong khoảng từ 0 đến 4095 bởi vì ADC là 12bit .
7.CAP - Bắt giữ sự kiện
Thiết lập tham số của bộ CAP của modul quản lý sự kiện (EV) .Bộ capture sẽ chuyển giá trị của bộ định thời vào ngăn xếp FIFO khi có sườn lên ,sườn xuống hoặc cả sườn lên và sườn xuống.
C281x có 6 bộ capture – 3 bộ được ghép vào 1 modul EV .Capture 1,2, 3 là EVA và 4,5,6 thuộc EVB .Mỗi capture tương ứng với một chân capture đầu vào .
Mỗi nhóm modul capture có thể sử dụng một trong hai bộ định thời mục đích chung .EVA là timer1 hoặc timer2 và EVB là timer3 hoặc timer4 .Khi cos sự kiện xảy ra trên các chân capture đàu vào thì module này lưu trữ giá trị hiện tại của bộ định thời vào hai ngăn xếp FIFO .
Chú ý :Chúng ta có thể có 2 khối CAP trong mô hình của bạn .Mỗi khối cho một modul EV .
đầu ra (Output ) : mỗi khối có hai đầu ra .Một đầu ra cnt ( count ) và một tùy chọn là đầu ra cờ trạng thái FIFO .Các giá trị cờ trạng thái đầu ra là :
- 0 – FIFO rỗng : Không có capture xảy ra hay giá trị lưu trữ tước đó - 1 – FIFO có một entry ở thanh ghi trên cùng của ngăn xếp
- 3 – Có 2 entry ở trong ngăn xếp và một hay nhiều giá trị capture bị bỏ qua .Điều này xảy ra vì một capture xảy ra trước khi ngăn xếp FIFO được đọc .Các giá trị mới được đặt ở thanh ghi phía dưới .Giá trị của thanh ghi phía dưới bị đẩy lên trên và giá trị trên đầu bị đẩy ra khỏi ngăn xếp .
8.PWM - Điều biến độ rộng xung
DSP F2812 bao gồm một bộ điều biến độ rộng xung PWM được sử dụng để tạo ra các tín hiệu khác nhau .Khối này cung cấp các tùy chọn để thiết lập bộ quản lý sự kiện A hoặc B để tạo ra dạng sóng theo yêu cầu .12 PWM được cấu thành với 6 cặp ,3 cặp trong mỗi modul .Các modul PWM của C281x chia sẻ Gp timer với các khối khác .
Chú ý : Tất cả các đầu vào khối PWM phải là giá trị vô hướng .
9.C281x TIMER
Thiết lập bộ định thời mục đích chung ( general purpose timer – GPtimer ) trong modul quản lý sự kiện .
C281x gồm 2 modul quản lý sự kiện .Mỗi modul có chứa 2 bộ định thời mục đích chung GPtimer >bạn có thể sử dụng những bộ timer làm căn cứ thời gian độc lập cho các ứng dụng khác nhau .Sử dụng khối timer C281x để thiết lập chu kỳ của các timer .Mỗi mô hình có thể có 4 khối timer .
Các modul C281x timer thiết lập GPtimer để cho các khối khác “chia sẻ “ 10.QEP – Bộ mã hóa xung encoder
Mỗi bộ quản lý sự kiện trên F2812 có 3 đơn vị capture ,modul A là 1,2,3 và modul B là 4,5,6 .Các bộ mã hóa xung encoder ( QEP ) Giải mã và đếm các xung encoder ở đầu vào của các chân capture .Xung QEP là 2 chuỗi xung tần số thay đổi và lêch nhau một góc 900 ( hay laf ¼ chu kỳ ) .Mạch đếm cả hai cạnh lên và xuống của xung QEP vì vậy tần số clock QEP là 4 lần tần số của mõi kênh đầu vào.
QEP kết hợp với các encoder quang rất hữu ích để đo tốc độ và thông tin định vị đĩa quay .Mạch logic trong QEP xác định chiều quay căn cứ trên 2 tín hiệu xung encoder .Nếu QEP1 nhận tín hiệu trước (QEP1 sequence leads ) thì các bộ định thời mục đích chung đếm lên và nếu QEP2 nhận tín hiệu trước (QEP2 sequence leads ) thì bộ định thời đếm xuống .Số xung đếm và tần số xác định vị trí và tốc độ .
11.Software interrupt trigger
kích hoạt các ngắt “không che được” từ phần mềm.
Khi thêm khối này vào mô hình ,khối này kiểm tra giá trị đầu vào .Khi giá trị đầu vào lớn hơn giá trị trong phần mềm thì kích hoạt ngắt phần mềm ,khối này tác động đến các khối ngắt phần cứng trong mô hình .
Để sử dụng khối này ,thêm khối ngắt phần cứng vào mô hình để quá trình kích hoạt ngắt phần mềm từ khối này đi đến dịch vụ phục vụ ngắt trên vi xử lý .Đặt số hiệu của ngắt vào một khối ngắt phần cứng(HardwareInterrup) để giá trị đặt này vào trong CPU interrupt number .
Các ngắt CPU và số hiệu ngắt PIE cùng xác định một ngắt duy nhất cho một modul ngoại vi hay một ngoại vi.
12.Clarke transformation
Khối này chuyển đổi ba pha cân bằng sang hai pha vuông góc .Việc chuyển đổi được thực hiện theo phương trình sau [14]
(2.3)
Và được minh họa trong hình sau [14]
Hình 2.56 chuyển đổi hệ tọa độ ba pha cân bằng (abc) sang hai pha vuông góc (dq)
Đầu vào của khối là pha a (As) và pha b (Bs) là thành phần của ba pha cân bằng và đầu ra là hướng trục quay (direct axis ) (Alpha) , trục vuông góc(quadrature axis) (Beta ) của tín hiệu chuyển đổi .
Đầu ra được định nghĩa bởi các phép toán dưới đây và được minh họa bằng hình vẽ [14]
Hình 2.57 Véc tơ dòng trong hệ tọa độ abc và dq 13.Inverse park transformation
Chuyển đổi hệ quy chiếu véc tơ quay sang hệ quy chiếu hai pha cố định
Khối này chuyển đổi véc tơ trong một hệ quy chiếu quay sang hệ quy chiếu hai pha cố định .Việc chuyển đổi được thực hiện theo công thức sau [14]
Và hình vẽ
Đầu vào của khối là hướng trục quay (direct axis) Ds và trục vuông góc ( quadrature axis) Qs .Thành phần của tín hiệu chuyển đổi trong khung quay và góc pha (Angle) giữa khung quay và khung cố định.
Đầu ra là direct axis ( alpha ) và quadrature axis ( Beta ) .Thành phần của tín hiệu chuyển đổi (transformed signal).
14.Space vector generator
Điều chỉnh hệ số duty để tạo điện áp xác điịnh trên stato
Khối này tính toán hệ số duty thích hợp để tạo ra một giá trị điện áp Stato xác định sử dụng kỹ thuật véc tơ không gian PWM .Độ rộng xung véc tơ không gian là một dãy chuyển mạch của ba van phía cao của một biến tần ba pha nguồn áp và được sử dụng trong các ứng dụng như cảm ứng ,động cơ AC ,động cơ đồng bộ nan châm vĩnh cửu .Các chuyển mạch tạo ra dạng “sin giả” trong Stato .
Đầu vào của khối
Thành phần Alpha – véc tơ điên áp stato trong hệ quy chiếu cố định (Ua) Thành phần beta – Véc tơ điện áp stato trong hệ quy chiếu cố định (Ub)
Hai thành phần này được tạo ra bởi inverse clacke và projected into reference phase voltages . Điện áp đầu ra được điều chỉnh thông qua PWM1(Ta) ,PWM3(Tb) và PWM5 (Tc).
15.Park Transformation
Khối này chuyển đổi véc tơ trong hệ hai pha cố định thành khung véc tơ quay .Việc chuyển đổi được thực hiện theo phương trình sau [14]
(2.6) Và trong hình
Hình 2.58 Chuyển đổi véc tơ dòng stato từ hệ tọa độ cố định dq sang hệ tọa độ quay DQ
Đầu vào khối là derect axis ( alpha) và quadrature axis ( beta ) thành phần của tín hiệu chuyển đổi và góc pha (angle ) giữa khung cố định và khung quay
Đầu ra là direct axis ( DS) và quadrature axis ( QS) thành phần của tín hiệu chuyển đổi khung quay (transformed signal in the rotating frame) .
16.PID controler – Bộ điều khiển PID C2000 Mục đích : Thực hiện bộ điều khiển PID Thư viện : “C281xDMC(C281xDMClib)” Mô tả :
Khối này thực hiện một bộ biến đổi PID số 32 bit cùng với anti-windup correction .Đầu vào là giá trị tham chiếu (ref) hay giá trị đặt và tín hiệu phản hồi (fbd) .Dưới đây là sơ đồ bộ PID cùng với anti-windup [14]
Hình 2.59 Sơ đồ khối bộ PID
Các phương trình vi phân mô tả bộ điều khiển PID trước khi bão hòa:
(2.6)
Ở đây Ppresat là đầu ra của bộ PID trước khi bão hòa ,Up là thành phần tỉ lệ ,Ui là thành phần tích phân và Ud là thành phần vi phân.
Thành phần tỉ lệ :
(2.6)
Ở đây Kp là hệ số tỷ lệ và e(t) là sai lệch giữa giá trị đặt và giá trị phản hồi Thành phần tích phân
(2.6)
(2.6)
Ở đây Td là hằng số thời gian vi phân của bộ PID .Trong miền thời gian gián đoạn hệ số vi phân là Kd = Td/T và hệ số tích phân là Ki = T/Ti ,Khi T là thời gian lấy mẫu và Ti là hằng số thời gian tích phân của bộ PID
Sử dụng phương pháp xấp xỉ gần đúng ,Phương trình vi phân phương trình vi phân này có thể chuyển thành các phương trình vi phân sau :
(2.6)
17.Speed measurement
Khối này tính toán tốc độ động cơ căn cứ trên vị trí roto khi xác định được hướng .Đầu vào là góc điện ( theta ) và hướng quay (dir )từ encoder .Đầu ra là tốc độ được mã hóa từ 0 – 1trong định dạng Q ,tần số ( Freq ) và tốc độ vòng/phút.
CHƯƠNG 3. THỰC HIỆN BỘ ĐIỀU KHIỂN SỐ SỬ DỤNG DSP TMS320F2812