網站首頁 > 環藝設計> 文章內容

【論文精選】基于DSP的逆變器系統代碼生成方法及實現

※發布時間:2018-4-16 21:46:00   ※發布作者:habao   ※出自何處: 

  逆變器系統屬于混雜系統,智能控制及故障診斷的DSP代碼開發周期長、效率低、實現比較繁瑣。針對這一問題,提出利用Embedded Coder工具輔助DSP實現逆變器智能控制及故障診斷研究。Embedded Coder將建模工具Simulink、集成開發CCS以及DSP目標板完美鏈接,在Simulink仿真下即可實現DSP的操作與開發。介紹了逆變器結構和PWM觸發控制原理,以及Embedded Coder實現PWM代碼的生成方法。利用Simulink設計PWM代碼生成模型,并利用Embedded Coder工具生成PWM執行代碼,實現Simulink下DSP程序調試與逆變器系統開發。

  中文引用格式:安永軍,帕孜來·馬合木提. 基于DSP的逆變器系統代碼生成方法及實現[J].電子技術應用,2017,43(9):64-67.

  逆變器作為風力發電系統與電網的接口,承擔著核心電能變換和控制的作用,同時是系統中極易發生故障的薄弱環節,系統能否向電網或負載提供優質的電能,逆變器起到至關重要的作用[1-3]。為了確保電網穩定運行,提高電能質量,逆變器的故障診斷尤為重要,因此近些年逆變器的故障診斷研究成為了國內外學者的研究熱點。TMS320F28335 DSP作為TI公司推出的32位浮點數字控制處理器,其主頻150 MHz,具有外設豐富、性價比高、存儲空間大、處理速度快等優點[4-5],一直被用作逆變器智能控制及故障檢測與診斷系統的核心控制器。

  逆變器系統是典型的相互依賴、錯綜復雜的混雜系統[6],傳統的DSP系統的代碼編程費時費工、效率低。Mathworks公司和TI公司聯合推出TSP工具,使得在Simulink下即可進行嵌入式系統建模、仿真、代碼生成及調試工作,大大提高了工程開發效率。本文在逆變器系統上實現代碼自動生成。

  代碼自動生成技術是指用特定的軟件(MATLAB)或者軟件中特定的工具箱,建立目標代碼的系統仿真模型,并根據特定的目標配置自動生成嵌入式系統應用程序[7-8]。

  應用代碼生成技術不需要逐句逐行的編寫模型仿真所需要代碼,并較容易進行相應的調試。與傳統設計方法相比,明顯具有開發周期短、費用低、效率高等特點。

  首先根據需求確定系統設計標準,在Simulink平臺中根據設計思建立系統仿真模型;其次,根據系統設計要求設置模型參數及仿真,并植入相應的智能算法,完成配置工作后進行模型仿真,在仿真過程中實時觀測仿真結果。如若仿真結果與預計結果有偏差,則及時完善仿真模型或參數設置并進行反復修正,直至仿真結果與理論結果吻合。仿真完成后對Simulink模型進行目標配置,設置系統文件及硬件調試,編譯代碼生成模型,生成代碼執行文件(.out),連接硬件調試板,下載執行文件,運行程序,觀察并測試系統參數。其開發流程如圖1所示。

  三電平逆變器是常見的電力電子電拓撲結構,由以兩電平變換器的一個橋臂為基本開關單元經過串并聯拓撲而成[13],基本開關單元為圖2結構,此電只輸出兩種電平,通過此基本開關單元的或并聯的形式加以組合,以達到輸出端輸出多于兩個電壓等級的電壓值?蓸嫵扇鐖D3所示的三電平逆變器的單相橋臂,3個同樣的橋臂并聯再與直流電源等必要器件相結合,即可得到三電平全橋逆變器結構。

  對橋臂上的IGBT按調制算法規律進行有序的控制,使IGBT按照固有的規律工作,即可輸出三電平全橋交流電壓波。其調制算法如圖4所示,正半軸載波和調制波生成互補的兩列觸發脈沖,分別觸發VT1和VT3;負半軸載波和調制波生成互補的兩列觸發脈沖,分別觸發VT2和VT4。VT1和VT2的控制脈沖p1和p2如圖5所示。輸出線所示,與傳統兩電平逆變器相比,三電平逆變器功率管的耐壓、容量提高了一倍,降低了輸出線電壓的du/dt,波形得到明顯改善,對比與兩電平線電壓更趨近于正弦波。

  三電平PWM為12觸發脈沖,如若在CCS中逐句逐行編寫程序,則常龐大的任務量,而且在編程過程中不可避免地會出現錯誤,需要不停地修改和測試代碼,需花費大量的人力。為節約人力和時間,減少出錯率,提高開發效率,利用自動代碼生成技術來生成三電平PWM控制脈沖。建立三電平PWM自動代碼生成模型如圖7所示。

  以上建模及目標配置完成后,按Ctrl+B組合快捷鍵編譯模型,或者在模型工具欄中找到編譯工具點擊編輯模型,如若模型設計及配置無誤,即可生成.out執行文件,此文件可由CCS下載到DSP中運行。

  從整個設計過程來看,DSP開發人員只需在MATLAB中進行Simulink模型設計、構建、仿真及目標配置,替代了編寫、調試DSP代碼的復雜過程,減低了出錯率,提高了工作效率。

  本文設計了以TI公司的TMS320F28335為主控芯片的逆變器系統,系統由PC、電源、電源擴展模塊、光電隔離模塊、核心控制模塊、逆變模塊等組成。該系統中逆變器結構可從兩電平—三電平的結構拓撲,并可以提供逆變器結構性故障全模式,可進行逆變器智能控制及故障診斷技術的研究。

  連接各模塊組建實驗系統,所有硬件電接電等待。將自動生成的三電平PWM可執行.out文件下載到DSP芯片并運行,所有電電源開關,觀測脈沖信號和逆變器輸出線仿真結果吻合。

  針對工作在高頻狀態下的典型混雜系統——逆變器系統的智能控制及故障診斷的DSP代碼開發周期長、效率低、實現比較繁瑣的問題,提出基于代碼生成技術實現的方法。介紹了代碼生成技術及其開發流程,并以三電平PWM代碼生成為例展開說明,最后在逆變器實物系統中實現三電平PWM代碼的調試。結果證明,該方法簡單實用、開發周期短、錯誤率低、效率有明顯提高。為逆變器智能控制及故障檢測與診斷算法實踐驗證提供了方便,具有很高的實用價值。

  [1] 付玲,帕孜來·馬合木提,廖俊勃.三相SPWM逆變器的智能故障診斷研究[J].制造業自動化,2015,37(3):72-74.

  [2] 廖俊勃,帕孜來·馬合木提,支嬋,等.三電平逆變器IGBT的開故障診斷研究[J].電測與儀表,2015,52(20):35-40.

  [4] 張卿杰,許友,左楠,等.手把手教你學DSP-TMS320-F28335[M].:航空航天大學出版社,2015.

  [6] 帕孜來·馬合木提,貝太周.三相并網逆變器的鍵合圖模型實現[J].可再生能源,2013,31(1):21-24.

  [7] 孫忠瀟.Simulink仿真及代碼生成技術入門到精通[M].:航空航天大學出版社,2015.

  

關鍵詞:帕孜來提
中文无码日韩欧免费视频__中文字幕亚洲日韩无线码_中文字幕亚洲欧美日韩2o19