動態風機模擬系統軟件設計

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本軟件設計采用模塊化編程的思想，其中包括A／D風速采樣轉換模塊、串口通信模塊、速度檢測模塊、加速度計算模塊、轉子位置確定、利用IQMATH庫函數計算生成了風剪、塔影效應轉矩修正模塊、慣量補償修正模塊、動態轉矩計算模塊等子模塊。最終調用這些子模塊構成主程序及其它子程序，其中嵌套設計的核心部件是TMS320F2812 DSP芯片，編程語言為C語言。整個系統軟件程序總體包括主程序和中斷服務程序兩個部分，主程序完成系統初始化。中斷服務程序主要完成風速信息的采集，轉速、加速度信號的計算及其原動機轉子位置的確定，與PC機之間的SCI串行通信，實現動態石家莊風機廠模擬程序的動態轉矩PWM占空比方式輸出。
主程序設計主程序主要是對整個系統軟件進行整體性構建，只執行一次，主要完成系統時鐘的設置，DSP芯片內部一些專用寄存器的定義及初始化，集成外設控制寄存器工作方式的選擇，變量的自定義說明，最后對中斷程序進行設置并開啟中斷。在執行完主程序的上述功能后，程序將處于等待狀態，等待中斷請求，進入中斷，完成各種運算，并最終發出PWM脈沖信號。程序從中斷程序中出來以后，仍然在進入中斷之前的位置等待下一次中斷。系統執行完主程序以后，就開始等待中斷服務程序。在收到中斷請求時，程序轉入中斷服務程序，執行相關指令。
在中斷服務程序結束后，程序又回到進入中斷程序之前的主程序位置，繼續等待下一次中斷請求。中斷服務程序包括風速信息的采樣、轉速計算、加速度計算、轉子角度位置確定、風剪、塔影效應轉矩修正模塊、慣量補償修正模塊、動態轉矩計算模塊等。各種過壓保護、過流保護等程序均未考慮，直接利用TD3000自身所帶保護程序。與DSP2407的匯編編程不同，C語言編程中，在進入中斷服務程序后，無需人為編程進行現場保存的操作，程序自身完成。雖然本文所采用中斷程序中斷周期約為500us，由于石家莊風機廠模擬器是一個機電系統，發電機的轉矩響應得有一個時間，機組轉速變化也得有個時間。
故本文設計經歷l oZR中斷才進行一次占空比控制的PWM轉矩信號輸出，石家莊風機廠模擬器轉矩輸出周期大約為5ms。石家莊風機廠模擬器軟件設計采用模塊化編程，其中系統轉速、加速度及其轉子位置的計算，對于動態石家莊風機廠模擬程序至關重要，故有必要對轉子速度、位置的計算程序模塊予以簡單說明。轉速與轉子角度的計算采用M／T測速法，該測速方法可以保證系統轉速從幾轉／分鐘到同步轉速較大范圍的準確性。轉子速度、加速度的得出，將有利于大慣量補償的正常進行；轉子位置的確定，為風剪、塔影效應提供石家莊風機廠槳葉角度參考。