基于两步换相控制策略的SR电机直接数字控制系统设计

4软件设计

系统软件由主程序、中断服务程序、专用子程序组成。主程序初始化整个系统和将显示缓冲区的4位速度值送8279显示RAM；中断服务程序包括软件定时器T0、T1、T2中断服务程序、HSI中断服务程序、键盘中断服务程序。其中软件定时器T0中断服务程序完成速度环PI调节与控制参数、显示速度刷新；软件定时器T1、T2完成速度采样和电压PWM控制信号的生成；HSI中断服务程序在换相控制电路支持下实现如上所述的换相规则；键盘中断服务程序首先读取按下的键值，然后根据按下的键跳转到对应的功能模块控制系统程序的执行。专用子程序主要是四字节浮点运算子程序、十六进制数转换成BCD码子程序等。

主程序初始化系统时，将HSI方式设置为每次跳变触发，因此电机每转过一个步进角，HSI中断服务程序将被执行一次，其主要是通过测试HSI0（即S信号）和HSI1（即P信号）当前的状态给HSO－COMMAND寄存器装载相应的命令字和给HSO－TIME寄存器装载触发时间值使HSO0～HSO3产生所要求的输出信号。HSI中断服务程序在实现换相控制规则的同时，还实现了APC方式下的控制。为简化设计，采用将θoff固定在经实验获得的优化角22°处，而在速度环中调节θon。　

转速测量通过在采样周期内记录HSI事件触发的次数———转过的步进角（15°）数目N实现。

速度环程序在起动阶段每隔120 ms被调用一次；起动后若运行在基速以下每隔30 ms被调用一次，若运行在基速以上每隔12 ms被调用一次。速度环首先计算实际转速，然后判断电机是否已经起动。将电机转速低于50 r／min作为起动阶段，在起动阶段速度偏差不作PI调节运算，而是采取软件定时器T1中断服务程序中逐步加大斩波占空比的方法实现软起动功能。电机起动后，速度环每调用一次，都要进行一次速度偏差PI运算，然后刷新控制参数。

5　系统运行实验

以给电阻箱（ZB－120型）供电的直流发电机（Z2－31型，3 k W，3 000 r／min）作负载，对0．75 k W SRD系统负载运行的振动、噪声作了测试。图5为采用电压PWM方式，电机运行在547 r／min在机座表面所测振加速度波形，图6为APC方式下电机运行在1 433 r／min所测振动加速度波形图。





表1为测量距离取0．4 m左右，电机负载运行在不同速度下，声级计滤波网络采用A计权网络测得的总声级分贝（A）对比。

图5、6表明系统引入两步换相法对SR电机定子振动有显著的抑制效果；表1表明两步换相法对噪声有明显抑制作用，虽然限于条件，背景噪声较大，测量的精确性不高，但从噪声的对比测试看，在有些工况下，两步换相法的总声级较传统换相法低3 dB（A）左右，相当于声功率降低了1倍左右，效果是显然的。