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CAN總線(xiàn)在基于DSP 的逆變器并聯(lián)運行控制中的應用
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時(shí)間：2012-02-24
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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擴展幀的結構為圖2 所示。CAN 協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統的站地址編碼,而代之以對通信數據塊進(jìn)行編碼。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以使網(wǎng)絡(luò )內的節點(diǎn)數在實(shí)際應用中幾乎不用考慮;數據塊的標識符可以由11位或29位二進(jìn)制數組成,因此可以定義211或229個(gè)不同的數據塊。這種按數據塊編碼的方式,還可以使不同的節點(diǎn)接收到相同的數據,這一點(diǎn)在分布式控制系統中非常有用。
圖2 擴展幀的結構
總之,CAN總線(xiàn)由于其卓越的特性、極高的可靠性和獨特的設計,特別適合工業(yè)工程監控設備的互連,因此,越來(lái)越受到工業(yè)界的重視,并已成為公認的最有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。
3 基于DSP 的逆變器并聯(lián)運行控制器中的CAN通信應用
我們以TI 公司的數字信號處理器DSP TMS320LF2407A 為核心設計制作了逆變器并聯(lián)運行控制器,采用了“基于搶占與并發(fā)的同步控制方式”,利用CAN總線(xiàn)在各逆變器之間進(jìn)行數據通信,傳遞各模塊的模塊號和輸出電流有效值,然后各模塊計算出單個(gè)模塊的理想輸出電流值,再根據自己的實(shí)際輸出值與理想值之間的誤差來(lái)調節模塊輸出電壓的大小,從而實(shí)現均流控制。我們稱(chēng)這種方法為“直接電流均流法”。
3. 1 DSP TMS320LF2407A 的CAN模塊簡(jiǎn)介
TMS320LF2407A 是德州儀器公司TI 的一種16 位定點(diǎn)數字信號處理器。它在芯片里集成了幾種先進(jìn)的外設,包括事件管理器、模數轉換器、串行外設接口、串行通信接口和CAN 控制器等,成為真正的單芯片控制器。
該DSP 中內嵌的CAN 控制器模塊是一個(gè)完整的、完全支持CAN2.0B協(xié)議的CAN控制器。它集成了CAN協(xié)議的物理層和數據鏈路層功能,可以完成對通信數據的成幀處理,包括位填充、數據塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等工作。它具有6個(gè)郵箱,每個(gè)郵箱的數據長(cháng)度為0～8個(gè)字節。這6個(gè)郵箱中2個(gè)為接收郵箱,2個(gè)為發(fā)送郵箱,還有2個(gè)可以配置為接收或者發(fā)送郵箱;每個(gè)接收郵箱都設有局部接收屏蔽寄存器用以控制對總線(xiàn)上的數據進(jìn)行有選擇的接收;有可編程的位定時(shí)器,用以確定數據的傳輸速率;有可編程的CAN總線(xiàn)喚醒功能;具有自動(dòng)回復遠程請求的功能;當發(fā)送出現錯誤或仲裁中丟失數據的時(shí)候,CAN控制器模塊具有自動(dòng)重發(fā)的功能;此外,它還有總線(xiàn)錯誤診斷功能;有可以編程配置的中斷系統。它的應用也非常簡(jiǎn)單,只要在初始化時(shí)按照設計好的工作方式和工作參數設置相應的控制寄存器,然后在程序中需要發(fā)送數據地方把數據寫(xiě)到某個(gè)發(fā)送郵箱,再把發(fā)送控制位置位,即可完成數據輸出;數據輸入可以采用中斷方式實(shí)現。
3. 2 系統的硬件結構
系統的硬件結構如圖3所示。圖3中只畫(huà)出了一個(gè)單元的結構, 不同單元之間通過(guò)同步母線(xiàn)、CAN 總線(xiàn)和交流輸出母線(xiàn)連接起來(lái)。
圖3 系統硬件結構圖
在每個(gè)單元中,逆變器輸出電流的檢測信號經(jīng)過(guò)線(xiàn)性光隔進(jìn)行光電隔離后進(jìn)入DSP,在數據采集中斷服務(wù)程序控制下,經(jīng)內部的10位A/D轉換器轉換成數字量,用于計算電流有效值;DSP按照控制算法輸出具有一定相位和幅值的正弦波數字量,經(jīng)過(guò)D/A 轉換,變換成模擬信號送給逆變器作為SPWM調制的基準信號。DSP的CAN模塊通過(guò)外接的驅動(dòng)器連到總線(xiàn)上,與其它單元通訊。
3. 3 軟件結構
本系統的軟件結構如圖4 所示。主程序在完成初始化后就打開(kāi)中斷。在同步中斷服務(wù)程序中進(jìn)行同步處理,在數據采集中斷服務(wù)程序中進(jìn)行數據采集和正弦波給定輸出(同步以后) 。當一個(gè)周期結束以后,就計算出此周期的電流有效值,并通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送給其它模塊。不同單元的數據通過(guò)模塊號予以區別。然后再按照控制策略進(jìn)行數據通信和均流控制,進(jìn)入下一個(gè)周期。數據采集利用定時(shí)器中斷進(jìn)行定時(shí),在每個(gè)交流電周期的256個(gè)固定點(diǎn)上對輸出電流進(jìn)行采樣,供主程序中計算有效值使用;然后根據同步是否正常確定是否輸出正弦波給定。在CAN 中斷接收服務(wù)程序中,把接收到的數據按照不同單元的模塊號存放到一張模塊數據表中的相應位置,供主程序計算時(shí)使用。
圖4 系統軟件流程圖
4 結 論
我們采用“基于搶占與并發(fā)的同步控制方式”和“直接電流均流法”的控制策略,利用DSP 內嵌的CAN 控制器模塊實(shí)現不同逆變器之間的數據通信,開(kāi)發(fā)制作了DSP控制器,并分別進(jìn)行了2臺和3臺單相3kVA 逆變器的并聯(lián)實(shí)驗。實(shí)驗證明:不論是在純阻性負載或者是帶有電抗性的負載,或者是整流性負載的情況下,都可以有效地抑制環(huán)流,較好地實(shí)現了負載的均分。實(shí)驗結果表明:這種方法是有效和可靠的。
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