基于DSP的同步发电机励磁控制装置的研究.pdf

2009年第8期 《贵州电力技术》 (总第 122期) 基于 DSP的同步发电机励磁控制装置的研究 广西电力工业勘察设计研究院 张宗华 [530023] 广 西 水 利 水 电职 业 学 校 左江林 [530023] 摘 要 本文介绍了一种利用浮点DSP完成励磁系统的控制方法 ，并给出了该芯片在实际应用中的硬件接 口方案 和软件流程图。 关键词 TMS320C32 无刷交流同步发电机 浮点 DSP 运算能力使那些非线性控制、卡尔曼滤波和状态控 1 引言 制等技术得以实现。它在源代码和 目标代码上与 励磁系统是发电机重要组成部分，它包括输出 TMS320C2X系列、MS320C5X系列兼容，具有很好 励磁电流的功率单元和励磁调节器两个部分，其性 的可移植性。 能的优劣对整个电力系统的运行性能有着重要的影 响。早期的励磁控制器为震动型和变阻器型，它们 都具有机械部件，称为机电型励磁控制器。由于其 非连续调节，响应慢，有死区，现早已被淘汰。随着 大规模集成电路技术及计算机技术的发展，采用微 处理器作为硬件控制核心的微机励磁控制器将成为 今后励磁控制器的发展方向。随着励磁控制法的不 断改进与发展，对微机励磁控制器的运算速度提出 更高的要求，本文基于这种要求，提出以DSP(数字 信号处理器)作为控制核心，研究了基于DSP的同 步发电机励磁控制器的研究。用微型计算机对同步 发电机励磁调节器进行设计。 图 1 TMS320C32的结构和功能框 图 (2)增强型外部存储器：可以访 问多达 16M字 2 TMS320C32的结构与特点 的地址空间，三个独立的片选线和独立可编程等待 美国TI公司的TMS320家族包括定点、浮点、 状态，支持8／16／32位外部数据访 问和 16／32位的 多处理器的DSP和定点 DSP控制器。TMS320DSP 外部程序运行，使TMS320C32与大容量的存储器和 有一个 专 门为实 时信号 处理设 计 的结 构。 高分辨率的液晶显示器接 口变得简单。 TMS320C32有这种实时处理的能力，它是典型的32 (3)比较单元与 CMP／PWM输出：共有 3个 16 一 bit浮点DSP，采用高性能静态 CMOS制造技术， 位全比较单元和 3个 16位简单比较单元。每个全 具有最高可达 40MFLOPS和2020MMIPS的执行速 比较单元可输出2路带可编程死区的CMP／PWM的 度。几乎所有的指令都可以在一个50ns的单周期 信号。通过设置不同工作方式，可选择输出非对称 内执行完毕。这种高性能使复杂控制算法的实时执 PWM波、对称PWM波或空间矢量PWM波。 行成为可能。另外，C32片内集成了为励磁控制应 (4)通用定时器：共有 3个 16位通用定时器， 用提供单片机解决方案所必须的外围设备，其功能 可用于产生采样周期，作为比较单元产生 PWM输 结构框图如图1所示。 出以及软件定时的时基。 2．1 TMS320CS32的主要特点 周边接 口单元 ：提供了方便的I／O控制。 (1)CPU：具有 32位浮点DSP内核运算能力， (5)高性能模数转换模块 (ADC)：采用一片 采用增强的哈佛总线结构，具有独立的数据总线和 AD676进行A／D转换，AD676片内自带采样／保持、 地址总线，支持并行的程序和操作数寻址，这种高速 分辨率为 16位、转换率