Часть 2. Аппаратные интерфейсы микропроцессорных систем управления электроприводами Интерфейс с силовым преобразователем энергии.

Структура встроенного широтно- импульсного модулятора. IGBT и MOSFET транзисторы

Структура встроенного широтно-импульсного модулятора микроконтроллеров TMS320F28XX

Модули, формирующие два взаимосвязанных широтно-модулированных сигнала EPWMxA и EPWMxB

Каждый модуль состоит из следующих субмодулей: -субмодуль базового таймера ШИМ (Time Base); -субмодуль сравнения (Counter Compare); -субмодуль реализации события (Action Qua -lifier); - субмодуль генератора «мертвого времени» (Dead band); - субмодуль высокочастотной модуляции (PWM Chopper); - субмодуль аварийного выключения (Trip Zone); - субмодуль формирования запросов прерывания и запуска АЦП (Event Trigger and Interrupt);

Субмодуль базового таймера ШИМ.

16-разрядный реверсивный счетчик (UP/DOWN Couner). Режим счета вперед Режим счета назад Режим реверсивного счета

Структура регистра TBCTL. Структура регистра TBSTS

Субмодуль сравнения.

Структура регистра CMPCTL.

Субмодуль реализации события. Программирование необходимых событий осуществляется с помощью регистров AQCTLA и AQCTLB с аналогичной структурой: Структура регистра AQSFRC

Структура регистра AQCSFRC

Субмодуль генератора «мертвого времени».

Управление режимом работы субмодуля осуществляется с помощью регистра DBCTL, структура которого представлена ниже Величина задержки положительного перепада и величина задержки отрицательного перепада сигналов ШИМ задается с помощью регистров DBRED и DBFED соответственно:

Субмодуль высокочастотной модуляции. В данном субблоке импульсы широтно-модулированных сигналов управления ключами силового преобразователя модулируются высокочастотным импульсным сигналом :

Структурная схема субмодуля высокочастотной модуляции

Задание большей длительности первого импульса модулирующей последовательности для обеспечения быстрого переключения силового транзистора

Структура регистра PCCTL

Субмодуль аварийного выключения. Структура регистра TZSEL. Структура регистра TZCTL

Структура регистра TZEINT Структура регистра TZFLG

Субмодуль формирования запросов прерывания и запуска АЦП. Структура регистра ETSEL Структура регистра ETPS

Структура регистра ETFLG

2.2. Интерфейс с датчиками обратных связей Интерфейс с датчиком положения Оптический энкодер в качестве датчика положения.

Устройство сопряжения и реверсивный счетчик

Микроконтроллеры семейства TMS320F283XX оснащены специальным интерфейсным модулем, аппаратно выполняющим описанные преобразования:

Блок квадратурного декодера.

Формирование сигнала направления счета QDIR Структура регистра QDECCTL

Блок счетчика положения. Структура регистра QEPCTL Структура регистра QPOSCTL

Блок фиксации квадратурных импульсов.

Базовый таймер

Данный способ вычисления скорости поясняется на рисунке:

Структура регистра QCAPCTL

Блок сторожевого таймера.

Интерфейс с аналоговыми датчиками Принципы аналого-цифрового преобразования. Обобщенная структурная схема АЦП Идеальная статическая характеристика 3- разрядного АЦП I Q Ш U(t)U*(n) I – импульсный элемент Q – квантование по уровню Ш - шифратор

Структурная схема АЦП последовательных приближений

Структурная схема параллельного (Flash) АЦП

Структурная схема АЦП двойного интегрирования

Процесс преобразования состоит из трех фаз:

Сигма-дельта АЦП

Параметры аналого- цифровых преобразователей. Ошибка биполярного смещения нуля (Bipolar Zero Error) и ошибка униполярного смещения нуля (Zero Offset Error)

Дифференциальная нелинейность

Интегральная нелинейность (INL – Integral Nonlinearity) или относительная точность (Relative Accuracy) АЦП

Аппертурная погрешность

Упрощенная схема«устройства выборки-хранения» (УВХ) (Track/Hold Unit).

Работа реального УВХ