ELEKTRK MAKNALARI DENETM SSTEMLERNDE TMS320F2812 DSP KULLANIMI Bildiri ID:120

Transkript

1 ELEKTRK MAKNALARI DENETM SSTEMLERNDE TMS320F2812 DSP KULLANIMI Bildiri ID:120 Dr. Selami KESLER Pamukkale Üniversitesi AKADEMK BLM 08 ÇANAKKALE ONSEKZ MART ÜNVERSTES

2 ÖZET ÖRNEK BR MOTOR KONTROL SSTEM NEDEN DSP? NEDEN TMS320F2812? MODEL TANIMI VE YAPISI GENEL ÖZELLKLER CCS NEDR? CCS de KAYITÇI VE DEKENLERNN GÖZLENMES DSP KAYITÇILARININ NESNE TABANLI KULLANIMI PWM ARETLER VE ÖLÜ ZAMAN AYARI ADC KANAL YÖNETM Alternatif (AC) ARETLERN ÖRNEKLENMES SAYISAL HIZ BLGS OKUNMASI IQmathLib DESTE VE VIRTUAL FLOATING-POINT ilem ÖRNEK MODEL SONUÇLARI 2

3 Örnek Bir Motor Kontrol Sistemi Kontrol yöntemi? PID, FLC vb. Kontrol Sistemi Girdileri? Hız,Akım, SıcaklS caklık k vb. Kont.Sis.Çıktıları? Denetim iaretleri i vb. Sürücü ve Güç Devresi? IGBT inverter vb 3 Kaynak No:[6] Kesler,S. (2006)

4 Neden DSP? 4 Analog ve sayısal iaretlerin okunması ve bu iaretlerin normalizasyonu Kontrol yöntemine balı aritmetik, trigonometrik,türevsel ilemler, algoritma döngüleri ve iterasyonlar Yönteme balı kontrol iaretlerinin üretilmesi Kontrol iaretlerinin sürücü devreye uygun üretilmesi Kontrol deikenlerinin gerçek zamanlı gözlenmesi ve grafik çıktılar Çevresel birimlere kolay eriim Gibi ilemlerin hızlı ve yüksek dorulukta yapılmasını salayan ve büyük boyutlu programlamaya imkan tanıyan bir SAYISAL ARET LEYC---DSP

5 5 Neden TMS320F2812 DSP? Son yıllarda motor kontrol sistemlerine uygun Texas Ins. tarafından gelitirilmi özel bir ilemci 150MIPS ilem baarımı 18K Word RAM, 128K Word Flash EEPROM 30MHz Clock 6 çift tümleyenli, 4 ü baımsız toplam 16 PWM Programlanabilir ölü zaman mantıı 12-bit 16 kanal ADC 56-pin Sayısal Giri/Çıkı Gerçek zamanlı analiz, grafik arayüz, deiken ve kayıtçı gözlemi 10 adet 16-bit karılatırıcı 4 adet Genel amaçlı zamanlayıcı/sayıcı 2 adet index girili kare dalga kodlayıcı 6 adet programlanabilir yakalama girii (3 ad EVA ve 3 ad EVB de) Yaklaık 100ns gecikmeli hızlı interrupt yöneticisi McBSP (128 kanal, 32-bit T/R), ecan, Full-duplex haberleme IQmath kütüphane destei ile floating-point ilem kolaylıı ve duyarlıı CCS, C/C++, Matlab, VISSIM destei

6 ezdsp F2812 Spectrum Digital JTAG Interface (P1) EXPANSION Data & Address (P2) SRAM 64K x 16 Parallel Port/ JTAG Controller Interface (P3) 6 Power Connector (P6) +5V I/O Interface (P4/P8/P7) Bootloader GPIO Pins TMS320F DSP ANALOG Interface (P5/P9)

7 Code Composer Studio CCS Menu ve ikonlar Proje yöneticisi: Kaynak ve amaç dosyalar, compiler, linker ve build CPU gözlem Grafik penceresi Edit alanı, kaynak program 7 Durum penceresi Gözlem penceresi Bellek izleme

8 Kayıtçı ve deikenlerin gözlenmesi CPU Bellek Kaynak programdaki deikenler nterruptlar Zamanlayıcı Sayıcı Diziler Grafik 8 Gerçek zamanlı max 100ms

9 Kayıtçıların Nesne Tabanlı Kullanımı PeripheralName.RegisterName.all=0x????//16-bit yada 32-bit eriim Ör: EvaRegs.ACTRA.all=0x0666; //PWMx ve PWMx+1 in göreceli durumu {PeripheralName.RegisterName.half.LSW PeripheralName.RegisterName.half.MSW } // en anlamlı ve en anlamsız hanelere eriim 8 yada 16-bit PeripheralName.RegisterName.bit.FieldName=0x???? // bit düzeyinde eriim Ör: GpioMuxRegs.GPAMUX.bit.PWM1_GPIOA0=1; //GPIO Multiplexer in A Portulk biti PWM1 kanalı için yetkili 9

10 PWM EvaRegs & GpioMuxRegs Zamanlayıcı periyodu setlet1pr Sayıcı deeri resetle-t1cnt Karılatırma deeri güncellemesi yap-cmprx Yükselme-düme biçimi belirle -- ACTRA Ölü zaman lojiini ayarla -DBTCONA ve COMCONA Periyod sonunda kesmeleri yetkilendir PWM kanallarını yetkilendir 10 GpioMuxRegs.GPAMUX

11 Ölü Zaman Lojii ve Önemi Aynı faza balı anahtar elemanların aynı anda iletimde kalmalarını ve kısa devre olmalarını önler. Her bir PWM çifti, sinüs ya da SVPWM üretiminde ölü zamanlar oldukça hassas programlanabilmektedir. Bu lojii olmayan denetleyiciler için ayrıca elektronik bir devre tasarımı gerekir. PIC uygulamalarında ise ilemsiz bekleme zamanları oluturulur. 11

12 ADC kanal yönetimi 25Mhz 0-3vDC=> digital 16 kanal sıralı olarak dönütürüldüünde tek bir kanal 80ns, Sadece bir kanal dönüümü için 200ns zaman harcar. 12 AdcRegs içinde; ADCMAXCONV, ADCCHSELSEQx ve ADCTRLx Kaç kanal dönütürülecek? Hangi kanal hangi sonuç kayıtçısında saklanacak? Hangi sırada dönüüm yapılacak? Dönütürme için ADC yi hangi Olay Yöneticisi uyaracak? nterrupt için hangi birim yetkili?

13 AC aretlerin Örneklenmesi 13 ADC 12-bit olup kayıtçılar 16- bit dir. Bu nedenle normalize edilecek sayısal deerler 4-bit saa kaydırılarak sonuç kayıtçısından alınır. 0-3v DC analog girie uygun olması için alternatif iaretler +1.5V üzerine eklenir. Ve normalizasyonda sayısal deerden 2048 sayısı çıkartılır. AC giri aralıı -1.5V V Kaynak No:[6] Kesler,S. (2006)

14 Sayısal Hız/konum Kodlayıcılar&DSP GND seviye eitlii için Encoder beslemesi DSP den alınır. PWM için Timer1,ve Sayıcısı Encoder için Timer2 ve sayıcısı setlenir. Yakalama lojii devre dıı, kare dalga kodlayıcı lojii etkin. 14

15 IQmath yaklaımı & Virtual Floating-Point C derleyicisi içini in #include<iqmathlib.h> C++ için; i in; #include<iqmathcpp.h> I: Tam kısım f: Kesirli kısım S:iaret 15 IQ:integer quotient I8Q24 gibi

16 IQmath Library Destei F2812 fixed-point ilemcidir. Ve yazılan float ilemlerin derleyici tarafından dönütürülmesi zaman alır, ilem adım sayısı artar,ilem doruluu azalır, sayı duyarlıı düer. ÇÖZÜM: IQmath 16

17 IQmathLib &Trigonometri Sinüzoit üyelik kümeleri kullanan bir BMD yazılımında fixedpoint ilemciler oldukça zaman kaybetmektedirler. Ancak IQmath destei bu sorunu ortadan kaldırmıtır. 17

18 Uygulama Bilezikler üzerinden rotor sargılarına gerilim enjeksiyonu ile hız ve kayma gücü denetimi 18 Kaynak No:[6] Kesler,S. (2006)

19 Kontrol Yöntemi BMD & SVPWM 19 Kaynak No:[6] Kesler,S. (2006)

20 Uygulama Devresi Optik yalıtım IGBT sürücü devre Kesimde söndürme devresi IGBT inverter ezdsp F Analog iaret bindirme devresi LA55P-SP1 Akım Sensörleri Kaynak No:[6] Kesler,S. (2006)

21 Örnek Sonuçlar MOMENT Rotor sargılarına BM denetimli gerilim enjeksiyonu anında moment deiimi 21 A) DSP çıktısı-deneysel B) C++ benzetimi Kaynak No:[6] Kesler,S. (2006)

22 Örnek sonuçlar Anahtarlama SEKTÖR A. B. SVPWM anahtarlama bölge geçileri A) DSP çıktısı-deneysel ve B) C++ benzetimi ZAMAN(S) 22 Kaynak No:[6] Kesler,S. (2006)

23 Örnek Sonuçlar HIZ dev/d aralıklı hız denetimi deneysel DSP çıktısı, gerçek ve refarans hız deiimi Kaynak No:[6] Kesler,S. (2006)

24 Moment HARMONKLER 24 Denetimli 600dev/d bota çalıma moment FFT genlikleri DSP çıktısı, gerçek zamanlı analiz, CCS destei Kaynak No:[6] Kesler,S. (2006)

25 . 25 Haberleme, ses ve görüntü ileme, robot uygulamaları, ölçme teknii ve gerçek zamanlı sistem analizi gibi alanlarda oldukça yaygın kullanılan Sayısal aret leyiciler her türlü konverter ve elk.makinası dinamiklerinin kontrolünde de önemli bir yere sahiptir. Sözü edilen dier özelliklerinin yanında Flash EEPROM programlama destei olan TMS320F2812 DSP düük güç tüketimi ve düük maliyeti nedeniyle de kullanımı gittikçe yaygınlamaktadır.

26 Kaynaklar [1] Texas Ins., TMS320f2812 Digital Signal Processor Implementation Tutorial, 2004 [2] Texas Ins., EzDSP TMS320F2812 Digital Signal Processor Technical References, 2004 [3] Texas Ins. World Wide Web site [4] Tang, Y. ve Xu, L., Vector Control and Fuzzy Logic Control of Doubly Fed Variable Speed Drives with DSP Implemantation, IEEE Trans. Energy Conversion, 10, 4 (1995) [5] Poddar, G. ve Ranganathan, V.T., Direct Torque and Frequency Control of Doubly Inverter Fed Slip-Ring Induction Motor Drive, IEEE Trans. Industrial Electronics, 51,6 (2004) [6] Kesler, S., Bilezikli Asenkron Makinaların Bulanık mantık Tabanlı Hız Denetiminin TMS3220F2812 DSP ile Gerçekletirlmesi, Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,

27 TEEKKÜRLER Dr.Selami KESLER 27 Pamukkale Üniversitesi