基于DSP+μC／OS-Ⅱ的励磁系统的研究

　　2 主电路工作原理

　　图2为ZVZCS变换器的主电路图，并联电容C1，C2和变压器的漏感Lk一起实现超前臂开关管VQ1，VQ2的ZVS。通过控制有源钳位开关VQC来实现滞后臂开关管VQ3，VQ4的ZCS。

　　图3为ZVZCS变换器的一个开关周期的主要工作波形。VQ1和VQ2在C1，C2和Lk作用下实现ZVS。T1时刻，变压器的初级电压Vab下降为零，此时使VQC导通，使钳位电容上电压Vcc反射到初级的Lk上，与因电流减小而产生的电动势的方向正好相反，因此，使初级电流ILk迅速减小到零，而且由于串入VD1，VD2使变压器初级续流时不会在反方向形成环流，从而使滞后臂开关管VQ3，VQ4实现零电流导通和关断。

　　3 驱动信号的实现

　　驱动信号生成可通过DSP的事件管理模块EVA或EVB产生。PWM信号4路驱动信号占空比均设置为50％；2组桥臂之间有相位差，相位超前的信号作为超前桥臂信号，相位滞后的信号作为滞后桥臂驱动信号，利用超前桥臂和滞后桥臂的相移来调节占空比。设置定时器为连续增减计数模式，在定时器下溢中断和周期中断时分别设置比较寄存器的值，同时保证同一个比较寄存器在定时器下溢中断和周期中断设置参数之和等于周期寄存器的值T，这样就可以使产生的PWM脉冲为50％的占空比。设系统调节所得移相角对应比较寄存器的值为x(整数)，周期寄存器的值为T。设置其中一个比较寄存器在下溢中断时赋值为0，在周期中断时赋值为T；另一个比较寄存器在下溢中断时赋值为x，在周期中断时赋值为T-x，如图4所示。可以看出，第一个寄存器的相位相对超前第二个寄存器180°x／T。其中一组驱动信号在计数寄存器为0时产生驱动信号，另一组驱动信号在0～T之间相对移动。所对应寄存器的取值范围较大，移相范围是0～180°如图4所示。

　　4 控制策略

　　同步电动机正常运行时，由DSP完成对励磁电压和励磁电流的采样，在中断程序中完成电压和电流的双闭环PID调节实现恒流励磁；系统可以在起动前通过键盘设定选择系统进入同步电动机的功率因数调节还是恒无功功率运行，系统监视任务将调度不同的任务，控制框图如图5所示。

　　5 系统软件

　　为了将μC／OS-Ⅱ实时操作系统应用于系统，必须先移植操作系统到数字信号处理器中，移植工作主要有以下几个部分：

　　(1)在OS-CPU.H中，定义数据类型，开关中断函数已屏蔽编译器和处理器；定义堆栈的增长方向；定义任务切换函数。

　　(2)在OS-CPU.C中，用C嵌入汇编编写以下几个函数：OStaskstkInit()，OSCtxSw()，OSStartHighRdy()，OSIntCtxSw()，OSTicksr()，OSTaskCreateHook()，OSTaskSwHook()，OSTaskDelHook()，OSTaskstatHook()，OSTimeTickHook()。任务的全部信息保存在响应的任务块和堆栈中，因此任务的切换要处理任务控制块和堆栈。涉及任务控制块的工作是：保存被切换任务的堆栈指针到当前任务块；将当前任务控制块指向最高任务控制块；取出当前任务块存储的堆栈地址。

　　按系统所要求实现的功能，将整个系统划分为几个并行存在的任务层。占先式操作系统对任务的调度是按优先权的高低进行，系统的几个任务按其优先级从高到低顺序排列是：保护任务、系统监视任务、按键查询任务、数据滤波运算处理任务、状态信息显示任务、投励灭磁任务。系统监视任务是用来监视系统运行状态的任务，其优先权的设置是按照整个系统运行的时序来确定，对系统安全运行较重要和实时性要求较严格的任务设较高优先级。