軟體程式設計規劃

本論文採用美國德州儀器公司生產的 LAUNCHXL-F28069M 數位訊號處理器 作為電動機驅動控制及設計核心，其處理器上之控制晶片為 F28069M，具有 JTAG 仿真器邊界掃描功能，將可作為個人電腦及三相變頻器硬體驅動電路兩者 媒介，並監控內藏式永磁同步電動機控制系統運轉時的轉速、電流、電壓等數 值，使用者可於軟體平台上自行撰寫程式，實現整體電動機控制系統之開發，其 數位訊號處理器實體圖，如圖6.12 所示。

圖6.12 LAUNCHXL-F28069M 數位訊號處理器實體圖

F28069M 控制晶片內具備快速運算能力，最大工作頻率可達 90MHz，有 32 位元 CPU，於數值運算時採取浮點運算(float point)方式，因此適用於大量資料及 測量處理之控制場合，以 Q 值概念實現，二進制數值中設定一個無形小數點，此 小數點後之位元數即為Q 值，本文採用 Q24 格式表示，如圖 6.13 所示，以小數點 作為分界，前有8 個位元數，包含 1 個有號位數及 7 個整數部分位元數，小數點 後則有24 個位元數小數部分，其數值格式表示範圍在-128~127 之間。

圖6.13 Q24 格式表示圖

LAUNCHXL-F28069M 數位訊號處理器上也具有一些功能，12 位元類比數位 轉換器(ADC)，可將量測的類比訊號轉換為數位訊號，增強型脈波寬度調變 (ePWM)模塊，產生 PWM 訊號驅動三相變頻器硬體驅動電路，輸入增強型正交編 碼器脈衝(eQEP)模塊，偵測電動機轉子位置，以便計算轉速大小，通用輸入/輸出 (GPIO)引腳，經由程式撰寫輸出/接收訊號，32 位元 CPU 定時器等功能，因此 LAUNCHXL-F28069M 數位訊號處理器很適合應用於永磁同步電動機系統驅動控 制。

6.3.2 程式設計流程

本 論 文 軟 體 程 式 是 以 組 合 語 言 形 式 於 個 人 電 腦 代 碼 設 計 工 作 室(Code Composer Studio, CCS)開發環境上撰寫，其軟體操作介面如圖 6.14 所示，使用軟 體版本為CCS7.4，程式內包含主程式與中斷服務副程式兩者架構，主程式中撰寫 內容為數位信號處理器環境設定與變數初始化及宣告，而中斷服務副程式撰寫內 容為內藏式永磁同步電動機驅動控制策略及三相變頻器空間向量脈波寬度調變切 換策略，兩個程式相關設定及內容將依序說明如下：

圖6.14 CCS 軟體操作介面圖

(1) 主程式：主要進行 LAUNCHXL-F28069M 數位信號處理器環境初始化設定，

規劃控制晶片內記憶體配置，宣告及初始化變數，內藏式永磁同步電動機初 始位置偵測，轉速及電流輸入命令下達，中斷遮罩設定及中斷致能等等程式 撰寫，主程式動作流程圖，如圖6.15(a)所示。

(2) 中斷服務副程式：本論文空間向量脈波寬度調變切換週期為 50 微秒，因此每 50 微秒執行一次中斷服務副程式，其副程式主要執行內容為 ADC 轉換器之電 流訊號、各控制策略演算法、d-q 軸電流控制器、座標軸轉換、空間向量脈波 寬度調變切換策略控制等程式撰寫，中斷服務副程式動作流程圖 ，如圖 6.15(b)所示。

(a) (b)

圖6.15 程式動作流程圖

(a)主程式動作流程圖 (b) 中斷服務副程式動作流程圖