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燃料电池车电机驱动体系离散MRAC操控的DSP软件设计

电机驱动系统是燃料电池车的心脏,直接影响着燃料电池车性能的优劣。数字信号处理器 (DSP)的发展使各种先进的控制策略应用于电机驱动系统成为可能。

燃料电池车是以氢气为燃料,氢气与大气中的氧气产生化学反应,经过电极将化学能转化为电能,以电能作为动力驱动轿车行进。燃料电池轿车具有高效率、无污染、零排放、无噪声等高科技优势,代表了未来轿车运用新式动力、先进科技以及寻求环保的开展趋势,领导着轿车工业革命的新潮流。电机驱动体系是燃料电池车的心脏,直接影响着燃料电池车功用的好坏。数字信号处理器 (DSP)的开展使各种先进的操控战略运用于电机驱动体系成为可能。模型参阅自适应操控在电动轿车中的运用,能够进步电动轿车电机驱动体系功用,加快电动轿车产业的开展。

  
l 燃料电池车及其离散MRAC电机操控体系

  本文所研讨的燃料电池车电机是型号为XQ-5-5H的5 kW直流牵引电机,对电机的操控选用包含电流环和速度环的双闭环调速体系,其结构框图如图1所示。图中虚线方框内由以DSP为中心的操控体系来完结。本文首要评论其软件的没计。

  对双闭环调速体系的规划在此不做详细评论,这儿只给出规划成果。对电流的调理选用传统的PI调停,其传递函数为:

  
式中:K为PI调理器份额部分的放大系数;τ为积分时间常数。

  对速度的调理选用自适应调停办法,为了便于核算机完结,选用离散模型参阅自适应操控,结构图如图2所示。关于其详细阐明拜见文献。

  
2 操控体系软件规划

  2.1 硬件体系介绍

  依据FMS320LF2407A的燃料电池车电机驱动操控体系硬件体系方框图如图3所示,首要包含给定信号检测电路、电流检测电路、速度检测电路、PWM输出电路和DSP外部电路。

  2.2 主程序规划

  主程序包含初始化程序和循环等候2部分。体系上电或复位后主程序主动运转,它首要将体系初始化,首要包含硬件初始化即依据要求给各种硬件如时钟及看门狗模块、I/O模块、定时器、SCI模块、ADC模块、定时器、操控寄存器等赋值,以便各模块正常作业,以及程序全局变量初始化,首要包含电流PI调理、转速自适应操控调理参数初始化以及其他全局变量初始化,然后开中止并等候。

  2.3 PWM中止处理程序规划

  选用定时器周期中止标志发动A/D转化,当T1下溢时发动A/D转化,所检测的电流经处理后接模/数转化器的ADCIN00引脚,当转化完结后,中止标志位都被设置为1,则在A/D中止服务程序中将转化成果读出,完结1次A/D采样。转化完毕后请求PWM中止,PWM中止完结首要的操控功用,流程图如图4 所示。因为电机操控体系的机械时间常数远大于体系的电气时间常数,体系的速度环操控周期可比电流环操控周期大。该体系在每个PWM周期中都进行一次电流采样和PI调理,因而电流采样周期与PWM周期相同,能够完结实时操控,而速度环操控周期选为每100个PWM周期,对速度进行1次调理。在每个电流操控周期,被QEP单元计数的脉冲数被累加到变量speedcount中,变量speedflag从初始值speedstep(100)开端减1直到等于0,此刻读取100个电流操控周期(1个速度操控周期)的总脉冲数进行速度核算,并将speedcount清零,将变量speedflag赋初始值,开端下一次速度脉冲计数。

  2.4 电流PI调理器程序规划

  式(1)给出的调理器为接连传递函数,为了便于核算机的完结,运用防积分饱满的PI调理器,其算法改善为:


式中:KI=KP/τ;KC=KI/KP=T/τ,依据防饱满的PI调理器算法确认体系流程图如图5所示。

2.5 速度自适应程序规划

  速度自适应调理算法在图2中现已给出,该算法为离散自适应算法,可直接用于程序规划。离散模型参阅自适应分为参阅模型和被控目标两部分,所以首要评论参阅模型的完结。关于二阶参阅模型其离散方程可表示为:

  这样能够得到参阅模型输出。被控目标速度输出y(k)由速度检测电路检测,可得预告差错:

  

  可得u(k)。依据以上剖析编写速度自适应操控程序,流程图如图6所示。

  
3 结语

  自适应操控理论在燃料电池车电机操控体系中的运用,关于进步电动轿车的驱动功用具有较好的作用。本文评论了在电机DSP操控体系中,离散模型参阅自适应算法的完结,关于各种先进的操控战略在电动轿车中的运用进行了活跃的探究,关于推进电动轿车产业的开展具有重要意义。

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