Entwurf und Aufbau einer digitalen Strom- und Drehzahlregelung für eine permanentmagneterregte Synchronmaschine

Der C167 verfugt uber vier unabh¨ngige PWM Kan¨le, die in verschiedenen Modi betrieben a a ¨ ¨ werden konnen. Detaillierte Beschreibungen sind in [13] zu finden. Fur die PWM zur Wechsel¨ ¨ richteransteuerung eignet sich gut die symmetrische Pulsweitenmodulation, wie sie vom C167 unterstutzt wird. Im Kern besteht die PWM-Einheit aus vier unabhangigen 16 Bit PWM¨ ¨ Timern (PTx), je einem Komparator, vier Shadow-Registern, vier Periodenregistern (PPx) und den zugehorigen Werteregistern (PWx). Der Wert in dem Werteregister PWx, welches ¨ die aktuelle Pulsweite enthalt, wird in das Shadow-Register geladen und mit dem aktuellen ¨ Counterstand (PTx) verglichen. Wenn der Counterstand einen Wert erreicht hat, der gleich oder großer dem des Shadow-Registers ist, so wird der entsprechende Ausgangspin auf ’High’ ¨ gesetzt. ¨ Anlich ist die Arbeitsweise fur die Einstellung der Zyklusperiode. Der im Periodenregister ¨ (PPx) abgelegte Wert wird ebenfalls in ein Shadow-Register geladen. Stellt der Comparator eine Gleichheit zwischen diesem Wert und dem aktuellen Counterstand fest, so wird in diesem Modus die Zahlrichtung des Counters ungedreht. Nachteilig ist, daß fur kleine Schaltfrequen¨ ¨ zen die Auflosung kleiner wird. ¨ Alle Referenztimer sind mit dem CPU-Takt fCP U = 20 MHz getaktet, so daß sich eine Timerauflosung von 50ns ergibt. Mit der gewuschten PWM-Frequenz fP W M ergibt sich der Wert im ¨ ¨ Periodenregister fur den Mode 1 (maximale PWM-Periode ist das 2-fache der Timerperiode) ¨ somit zu < P P x >= 1 20M Hz · − 1. 2 fP W M (5.1) [...]

Die Funktion IO GetADC(n), die den 10 Bit Wert der A/D-Wandlung des Kanals n zuruckgibt, kann somit verkurzt werden auf ¨ ¨ WORD IO_GetADC(BYTE ch_nr) { return(ADC_val[ADC_CNT-1-ch_nr] &= 0x03FF); } Der ausgewahlte Kanal wird aus dem Zielarray herausgesucht und die oberen 6 Bits werden ¨ abgeschnitten. ADC CN T ist die Anzahl der ausgewerteten Analogkanale und ch nr ist ¨ die ubergebene Kanalnummer (0..ADC CNT-1). Mit Hilfe eines PEC Services ist es nun ¨ moglich, einen neuen Analogwert nach 2,1µs zu bekommen. Die meiste Zeit entf¨llt hiera ¨ bei auf den Sprung und Rucksprung in die Funktion IO GetADC(n). Eine beschleunigte ¨ Abarbeitung konnte hier erreicht werden, indem die Zeile an der entsprechenden Stelle im ¨ Quelltext direkt fur jeden einzelnen Kanal eingefugt wird. An dieser Stelle sei angemerkt, daß ¨ ¨ die A/D-Wandlung selbst nicht beschleunigt werden kann. Die Wandelzeit dauert immer noch tc = 9, 7µs. Jedoch kann durch Nutzung der PEC Resourcen die Zeit zwischen dem Beginn der Wandlung und Abschluß des letzten Kanals fur die Programmabarbeitung genutzt werden. ¨ Es muß praktisch nur noch auf eine Interruptanforderung reagiert werden, im Gegensatz zu vier einzelnen Anforderungen. [...]

Das bisher verfolgte Konzept, daß die A/D-Wandlung im injection mode bei Aufruf der Funktion IO GetADC(n) durchgefuhrt wird, soll nun durch einen PEC Service beschleunigt ¨ werden. Dazu wird der PEC Transfer in Kanal 2 vier mal ausgefuhrt. Ausgelost wird der ¨ ¨ PEC Transfer durch die Anforderung eines ADC-Interrupts nach Abschluß einer Wandlung. Die A/D-Wandlung geschieht im Modus auto scan continous conversion. Damit nicht standig ¨ gewandelt wird, sondern nur dann, wenn ein neues Ergebnis gewunscht ist, wird in einer Task ¨ die Wandlung durch setzen von ADST=1 gestartet. Sind die vier PEC Transfers abgearbeitet, wird in einer ISR die Wandlung gestoppt und der PEC Kanal auf einen neuen Transfer vorbereitet. Der unten gezeigte Auszug aus dem Quelltext zeigt die Umsetzung. #pragma PECDEF (2) // Kanal 2 reservieren [...]