能量釋放控制系統(tǒng)的程序?qū)崿F(xiàn)是整個(gè)控制系統(tǒng)的“大腦”，它必須能夠安全可靠的工作，協(xié)調(diào)儲(chǔ)能飛輪的各個(gè)組成部分和諧地工作，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制、能量存儲(chǔ)與釋放的功能。本設(shè)計(jì)主要的工作是設(shè)計(jì)能量釋放部分，控制其設(shè)計(jì)，即釋放出外部負(fù)載所需要的穩(wěn)定的直流電壓。

　　本系統(tǒng)的控制軟件主要完成儲(chǔ)能飛輪的放電過(guò)程，通過(guò)對(duì)降壓斬波器進(jìn)行控制，以獲得理想的輸出電流、電壓，并得到很高的功率因數(shù)。系統(tǒng)控制程序協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)能夠工作，在整個(gè)系統(tǒng)中有著很重要的地位。而tms320lf240x dsp作為新一代控制器，它的指令系統(tǒng)側(cè)重于數(shù)字運(yùn)算、信號(hào)處理以及高速測(cè)控等通用目的的應(yīng)用。它的指令系統(tǒng)可分為硬指令和匯編指令兩類，硬指令最終參加處理器的運(yùn)行操作，而匯編指令僅僅在匯編連接的過(guò)程中起作用，因此其實(shí)時(shí)性和可靠性都有很高的保證。

　　考慮到電機(jī)的實(shí)時(shí)控制，為了最大限度地減小目標(biāo)代碼，節(jié)省程序運(yùn)行的時(shí)間，提高實(shí)時(shí)性，本系統(tǒng)的軟件全部由匯編語(yǔ)言編程。

　　本能量釋放系統(tǒng)的控制程序主要完成以下功能：

　　1）開(kāi)機(jī)時(shí)進(jìn)行跳線狀態(tài)檢測(cè)；

　　2）完成霍爾轉(zhuǎn)子位置傳感器信號(hào)的檢測(cè)和譯碼，并計(jì)算得出轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)速度；

　　3）根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速值與所給出的固定值進(jìn)行比較，判斷是否進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，高出固定值則進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，否則關(guān)斷變換器開(kāi)關(guān)管，不進(jìn)行能量變換；

　　4）以20khz的頻率檢測(cè)儲(chǔ)能飛輪能量輸出端電流、電壓值，變換器最終輸出端的反饋電壓值；

　　5）根據(jù)檢測(cè)到的電流值電壓值，通過(guò)程序算法生成相應(yīng)占空比，最終得到pwm控制信號(hào)，從而精確控制變換器最終輸出的電壓值，保證星上設(shè)各的供電質(zhì)量。

　　1．程序設(shè)計(jì)規(guī)范

　�。�1）模塊程序設(shè)計(jì) 模塊程序設(shè)計(jì)是dsp和單片機(jī)應(yīng)用中常用的一種程序設(shè)計(jì)技術(shù)。它是把一個(gè)功能完整的較長(zhǎng)的程序分解為若干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的較小的程序模塊，各個(gè)程序模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、編制程序和調(diào)試，最后把每個(gè)調(diào)試好的程序模塊聯(lián)成一個(gè)完整的程序。

　　模塊設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)蝹�(gè)功能明確的程序模塊的設(shè)計(jì)和調(diào)試比較方便，容易完成，一個(gè)模塊可以為多個(gè)程序所共享，還可以利用現(xiàn)成的程序模塊（如各種現(xiàn)成的子程序）；缺點(diǎn)是：各個(gè)模塊的連接有時(shí)會(huì)有一定的難度。程序模塊的劃分沒(méi)有一定標(biāo)準(zhǔn)，一般可以參考以下的原則：每個(gè)模塊不宜太大；力求使各個(gè)模塊之間界限明確，在邏輯上相對(duì)獨(dú)立；對(duì)一些簡(jiǎn)單的任務(wù)不必模塊化；盡量利用現(xiàn)成的程序模塊；

　�。�2）自頂向下的程序設(shè)計(jì) 自頂向下的程序設(shè)計(jì)時(shí)，先從主程序開(kāi)始設(shè)計(jì)，從屬的程序或子程序用符號(hào)來(lái)代替。主程序編好后再編制從屬的程序和子程序，最后完成整個(gè)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，調(diào)試也是按這個(gè)次序進(jìn)行。

　　自頂向下程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：比較習(xí)慣于人們的日常思維，設(shè)計(jì)、調(diào)試、測(cè)試和連接同時(shí)按一個(gè)線索進(jìn)行，程序錯(cuò)誤可以較早的發(fā)現(xiàn)；其缺點(diǎn)是：上一級(jí)的程序錯(cuò)誤將對(duì)整個(gè)程序產(chǎn)生影響，一處修改可能引起整個(gè)程序進(jìn)行全面的修改。

　　2．總體實(shí)現(xiàn)方案

　　本系統(tǒng)的軟件采用的控制方法是電壓外環(huán)閉環(huán)系統(tǒng)，并且直接檢測(cè)交流側(cè)電流信號(hào)和輸出電壓反饋并加以控制，系統(tǒng)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。

　　dsp控制程序主要采用中斷的方式來(lái)執(zhí)行，通過(guò)設(shè)定計(jì)時(shí)器寄存器來(lái)確定中斷周期。中斷周期即采樣控制周期設(shè)定為20khz，中斷開(kāi)始一次采樣控制，完成后返回主程序。

　　圖所示為算法實(shí)現(xiàn)的dsp內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，它由tms320lf2407a dsp的 轉(zhuǎn)速cpu、存儲(chǔ)器、a／d轉(zhuǎn)換器、數(shù)字i／o模塊的cap捕獲功能單元、pwm波形

　　發(fā)生模塊等組成，整體由控制器電源供電。其中，數(shù)字i／0模塊的cap捕獲功能單元對(duì)電機(jī)霍爾效應(yīng)轉(zhuǎn)子位置傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置和速度信號(hào)的檢測(cè)，經(jīng)pwm cpu的檢測(cè)和譯碼，作為apfc的速度 圖dsp控制算法的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)框圖輸入信號(hào)。速度反饋信號(hào)是為了檢測(cè)高速磁懸浮儲(chǔ)能飛輪的轉(zhuǎn)速，由于儲(chǔ)能飛輪轉(zhuǎn)子由高速降速至低速時(shí)輸出電壓比較低，此時(shí)動(dòng)能也較低，放電深度有限不能達(dá)到100％，所以當(dāng)轉(zhuǎn)速低于某個(gè)值（此數(shù)值因應(yīng)用于不同的儲(chǔ)能飛輪而有所不同）時(shí)，要求pwm占空比為0，關(guān)閉開(kāi)關(guān)管。電壓反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)a／d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再經(jīng)由cpu運(yùn)算輸人到apfc模塊，經(jīng)過(guò)pwm波形發(fā)生模塊比較寄存器的值進(jìn)行比較生成pwm控制信號(hào)。pwm控制信號(hào)通過(guò)調(diào)節(jié)其占空比來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)管的占空比，從而調(diào)節(jié)直流降壓斬波器的輸出電壓，保證最終輸出穩(wěn)定的直流電壓。所有控制算法實(shí)現(xiàn)的程序都存放在存儲(chǔ)器中。

　　圖 dsp控制算法的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)框圖

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