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2023年国赛电源组项目

National_Diansai_Project

2023年国赛电源组项目

本代码适用芯片

TI C2000系列 DSP28379
只要符合思路中所述的标准，并且芯片运算速度足够（能够在一个采样周期内完成所有所需计算），那么无所谓用什么芯片。本项目中的代码修改后可以迁移到其他平台。 在本项目中，我将DSP28379的系统时钟频率从默认的200MHz降到了100MHz（节省功耗），PWM模块的频率为100MHz（需要设置从系统时钟频率到PWM模块频率的分频为1/1）。

控制策略

见Simulink文件

控制算法实现思路

先用Simulink搭仿真，然后照着仿真模型的控制部分进行编写。 基本思路：

1. 对现实系统的状态变量（电压，电流等）进行ADC采样
2. 基于采样结果进行控制相关的计算（所有计算都必须在下一次采样之前全部完成）
3. 根据计算结果，通过PWM模块输出到现实系统
4. 跳转到第1步

ADC与PWM的配置：

• PWM的载波设置为三角波（UPDOWN），载波周期为50us（20kHz），同一对PWM输出互补，两对PWM之间为单极性调制。
• 每到PWM的载波峰值时，触发ADC（SOC），接着ADC触发中断。这样，ADC的采样周期、单个开关管的开关周期和其中断函数的执行周期与PWM一致，都为Ts=50us，Ts是各个控制算法所必须的关键。Ts在代码中可调，在硬件允许的情况下尽量小。
• ADC的中断服务函数便是整个控制的关键了，一切控制相关的计算都放在这里进行。

关键在于PI控制器、PR控制器、SOGI以及PLL等算法如何实现：

• PI控制器：不说了，这个很简单，值得一提的是积分方式有两种可选，一是矩形积分，二是梯形积分。我选的是矩形积分，这其实完全够了。
• PR控制器：关键的传递函数G(s)不好拆分，我采取的方案是直接用MATLAB的c2d函数将连续形式G(s)暴力转成G(z)，离散化方法用Tustin(双线性变换法)。当然也可以根据G(s)手算精确的G(z)，参见自控原理的离散部分。
• SOGI：属于PLL的一部分。根据Simulink搭的模型写就行。
• PLL：这算是交流电题目都需要涉及到的关键，不仅需要根据Simulink搭的模型，还需要考虑到离散系统的特点。如果只是严格按照模型搭，会发现实际运行出来的结果居然超前所需跟踪的波两个采样周期Ts（在最终版本，采样周期为50us）。我就用了个“笨办法”（延迟队列）将SOGI的输出强行延迟了两个采样周期，这样最后输出的时候刚好抵消。后来发现超前问题其实是正常现象，也是符合理论和逻辑的（采样与PLL的输出之间有延迟），就连MATLAB自带的单相锁相环（虽然实现方式并不同）也用了同样的办法来解决这个问题。
• 以上所有涉及积分器的部分，都一定要注意积分初值和积分上限。这在实际运行中非常关键。

按键输入与OLED显示

采用DSP28379中的XBar模块进行外部中断的输入（按键）。 OLED屏用两个GPIO实现IIC通信。用OLED卖家提供的代码稍加修改即可使用。

心得

多读芯片的英文数据手册，多和硬件交流。