Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kar Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
Papp Kristóf László
JÁRMŰBE ÉPÍTHETŐ VILLAMOS MEGHAJTÁSI LEHETŐSÉGEK VIZSGÁLATA TDK dolgozat
KONZULENS
Balogh Attila BUDAPEST, 2012
Tartalomjegyzék Összefoglaló ..................................................................................................................... 3 Abstract............................................................................................................................ 4 1 Bevezető ........................................................................................................................ 5 2 A járműhajtások alapjai ............................................................................................. 7 2.1 Összehasonlítás a belsőégésű motor és az elektromos hajtás között ...................... 7 2.1.1 A villamos meghajtással rendelkező gépjárművek fajtái ................................ 8 2.2 A villamos hajtás felépítése .................................................................................... 8 3 A villamos hajtás elemeinek kiválasztása .................................................................. 9 3.1 Akkumulátor választása .......................................................................................... 9 3.1.1 A lítium-ion típusú akkumulátorok................................................................ 10 3.2 Motortípus választása ........................................................................................... 11 3.3 Inverter megtervezése ........................................................................................... 15 3.4 Processzor kiválasztása ......................................................................................... 17 3.5 Rendszerterv ......................................................................................................... 18 3.5.1 Visszatápláló fékezés ..................................................................................... 19 3.6 Akkumulátormenedzsment ................................................................................... 20 3.7 Hűtés megtervezése .............................................................................................. 20 4 A vezérlő szoftver felépítése ...................................................................................... 22 5 Mérések ....................................................................................................................... 24 6 Összefoglalás, értékelés ............................................................................................. 26 Irodalomjegyzék............................................................................................................ 27 Függelék ......................................................................................................................... 28 Az 500W-os prototípus kapcsolási rajza ................................................................ 28 Demo alkalmazás .................................................................................................... 32
2
Összefoglaló Napjainkban egyre nagyobb hangsúlyt kapnak a nem fosszilis üzemanyagokkal működő járművek. Az alternatív megoldások egyik legjelentősebb képviselője a villamos
meghajtás.
A
személygépjárművekben
és
néha
már
a
kishaszongépjárművekben is megjelenő forradalmi megoldások egyre jobb hatásfokot és dinamikát tesznek lehetővé. Jelen dolgozat célja a villamos meghajtás szempontjából releváns oldalról összehasonlítani
a
korszerű
akkumulátortechnológiákat,
motortípusokat,
invertermegoldásokat, illetve az ezeket vezérlő információelektronikát. Ezek után az említett alkotóelemekből összeállításra kerül egy olyan rendszer, amely az alább felsorolt szempontok alapján optimális megoldást biztosít. A dolgozatban részletesen tárgyalásra kerül az akkumulátor és a főáramkör méretezésének kérdése. Minden részegység szempontjából és a teljes rendszer szempontjából is a lehető legjobb hatásfok elérése volt a cél. Ezen kívül bemutatásra kerül egy, a komplett rendszert vezérelni képes információelektronika. Szoftveres szempontból összehasonlításra kerülnek a különböző vezérlő algoritmusok, ezek előnyei-hátrányai, majd bemutatásra kerül egy korszerű, térvektor-modulációra épülő algoritmus. A tervezés szempontjai: •
A berendezés képes legyen egy 1000kg önsúlyú, 50kW-os csúcsteljesítményű gépjármű mozgatására
•
A berendezéssel felszerelt gépjármű menetdinamikailag összehasonlítható legyen egy mai átlagos, benzinmotoros kisautóval
•
Az akkumulátorban tárolt energiát a lehető legjobb hatásfokkal hasznosítsa az autó mozgatására
•
A berendezéssel felszerelt gépjármű legalább 150km-es távot legyen képes megtenni egyetlen feltöltéssel
•
A vezérlő legyen képes CAN-buszon adatokat fogadni, illetve azon keresztül információt szolgáltatni
•
Feleljen meg az érintésvédelmi előírásoknak.
3
Abstract Nowadays vehicles with non-fossil propulsion are getting increasingly more attention. The most important type of alternative concepts are electric vehicles (EVs). The new technologies appearing in passenger cars and sometimes even in utility vehicles are providing better and better dynamics and efficiency. The aim of this work is to compare modern technologies in battery, electric motors, inverter circuits and control electronics with regards to their use in electric vehicles. With the help of the mentioned elements, a system is constructed, which provides an optimal solution in respect of the criteria mentioned below. This work extensively analyses the sizing of the battery and power circuits. With regard to every component, and also to the whole system, the aim was to achieve best possible efficiency. Also shown is a possible solution for the control circuitry, which is able to fulfill every possible task in the given system. Last, the software-side solutions are also compared, and a stet-of-the art space-vector modulation scheme is presented. Requirements posed on the system under development: • The unit under development should be able to move a vehicle with 1000kg of curb weight with a peak power output of 50kW • A vehicle equipped with the unit should be comparable in driving dynamics to an average modern small car • The energy stored in the battery pack should be used with maximal efficiency to move the vehicle • A vehicle equipped with the should be able to cover a distance of 150km with one full battery charge • The controller should be able to receive data over the CAN-bus, and send status updates through it • It should comply with safety regulations with regards to electric shock.
4
1 Bevezető Jelen
dolgozat
témája
a
villamos
hajtási
lehetőségek
ismertetése,
összehasonlítása, illetve értékelésük járműhajtási szempontból. Villamos hajtás alatt olyan
rendszert
értünk,
ami
egy
elektromos
motor
segítségével
állít
elő
forgatónyomatékot. Villamos hajtásokat az élet sokféle területén találhatunk, mint pl. szállítószalagok, mozgólépcsők, felvonók. A mobil felhasználási területek közé tartoznak
az
elektromos
járművek.
Ilyenek
például
a
villamos
vasutak
a
tömegközlekedésből, mint a földalatti vasút, villamos, elővárosi vasút, illetve elektromos munkagépek a bányákban. Ezek a gépek a működésükhöz szükséges energiát egy előre telepített villamos hálózatból nyerik, melyre működés közben folyamatosan csatlakoztatva vannak. Léteznek azonban olyan elektromos járművek is, melyek egy meghatározott ideig képesek az elektromos hálózattól függetlenül is üzemelni, ilyenek például az elektromos autók, kerékpárok, targoncák, golfautók. A közeljövőben várható a hibridautók elterjedése, melyek a belsőégésű motor mellett egy elektromos motort is tartalmaznak, így egyesítik mindkét hajtás előnyeit. A
belsőégésű
motorok
magas
energiasűrűségű
üzemanyagok
kémiai
oxidációjából nyerik az energiát. Az elektromos hajtások esetében az elektromos energia szolgál „üzemanyagként”, amit azonban közvetlenül nem lehet nagy mennyiségben tárolni. Az elektromos járműveknél ezért akkumulátorokat használunk, melyek képesek a szükséges energiát kémiai úton tárolni, és azt igény esetén elektromos energiaként leadni. Az akkumulátorok mellett egyéb lehetőségek is léteznek a villamos hajtás energiával történő ellátására, ilyenek például napelemcellák, tüzelőanyagcellák vagy éppen egy belsőégésű motorral hajtott generátor. A napelemcellákról azt mondhatjuk, hogy az alacsony teljesítménysűrűségük miatt gyakorlatilag alkalmatlanok elektromos autók önálló meghajtására. Ígéretes technológia az üzemanyagcella, azonban ez a terület még mindig intenzív kutatás alatt áll. Jelenleg az elektromos autók elsöprő többségénél akkumulátorokat használnak az energiatároláshoz. Az elektromos autók a belsőégésű motorral hajtott autókhoz képest több előnnyel is rendelkeznek. Amennyiben „tisztán” elektromos meghajtású járműről beszélünk, a lokális emissziómentesség a legfőbb előny, illetve a kőolaj alapú primerenergiahordozóktól való függetlenség. Nyilván csak akkor beszélhetünk 5
emissziómentességről a teljes rendszert nézve, ha az elektromos energia előállítása során sem keletkeznek károsanyagok. Az elektromos meghajtás a kedvezőbb nyomatékfordulatszám karakterisztikából adódóan nem igényel sebességváltót, ami a súrlódási veszteségeket csökkenti, ezzel emelve a hatásfokot. További előny, hogy üresjáratban nem igényel a meghajtás energiabefektetést. Lehetőség nyílik ezen kívül a fékezés ideje alatt az akkumulátorba energiát visszatáplálni, ami bizonyos körülmények között (hegyvidékes terep) igen jelentős energiamegtakarítást eredményezhet. A „tisztán” belsőégésű motorral hajtott járművek esetében fékezéskor a mozgási energia elveszik. Mindezekkel együtt az elektromos hajtású gépjárművek még néhány komoly problémával kell szembenézniük. Ezek közül a legkomolyabb kihívást az energia tárolásának módja jelenti. A legmodernebb akkumulátortechnológiákkal számolva is kb. 50-szer nagyobb egy kg benzin energiasűrűsége, mint az azonos tömegű akkumulátoré. Ebből részben az következik, hogy az akkumulátortechnológia még jelentős fejlesztések előtt áll, másrészt pedig az, hogy a hajtáslánc többi elemének hatásfoka kiemelt fontosságú, hogy az eltárolt energiát minnél jobban hasznosítsuk a jármű mozgatására. Jelen dolgozat az utóbbi kérdéssel foglalkozik behatóan, hogy miként lehet a részegységekből külön-külön, és a rendszer egészéből is maximális hatásfokot kihozni.
6
2 A járműhajtások alapjai 2.1 Összehasonlítás a belsőégésű motor és az elektromos hajtás között A belsőégésű motorban szénhidrogének robbanásszerű égetésével nyerünk mechanikai energiát, melyet erőkarokon, tengelyeken és fogaskerékáttételeken keresztül viszünk át a kerekekhez. Ennek a technológiának az az előnye, hogy nyers formában tudjuk felhasználni az energiahordozókat, nagy energiasűrűséggel tárolva őket. Hátránya azonban, hogy a kis méretű hőerőgépek hatásfoka relatív alacsony, ezért az energia nagy része ilyen esetben veszteségként távozik a rendszerből hő és elégetlen Dieses Kapitel soll einen Einblick in die alternativen Antriebskonzepte mit Fokus auf die anyagok formájában. Elektrifizierung geben. A nyersanyag hatalmas energiatartalmának csak kis része alakul át ténylegesen mozgási energiává, nagyobb része nem hasznosul.
5.1 Elektrifizierung im motorisierten Individualverkehr Erre a problémára jelent megoltást a részleges vagy teljes villamosítása a Unter Elektrifizierung wird in dieser Arbeit das Ergänzen oder vollständige Ersetzen des hajtásláncnak, mivel azim elektromotor lényegesen verstanden. nagyobb mint belsőégésű Verbrennungskraftmotors PKW durchhatásfoka einen Elektromotor Dera Wirkungsgrad desmotoré. VKM wird allem azzal beim sehr geringen Teillastwirkungsgrad durch denelég hocheffizienten Itt vor azonban a problémával szembesülünk, hogy nem a nyers Elektroantrieb verbessert. energiahordozókat betölteni az autóba, hanem magasan feldolgozott szinten, villamos Die Elektrifizierung konventioneller Fahrzeuge senkt somit im elektrischen Fahrbetrieb den energiaként kellwobei eltárolnunk. Ez problémásabb alacsonyabb energiasűrűséget Energieverbrauch, die Fahrzeuge zusätzlich tárolást, vor Ort emissionsfrei und lärmarm sind. Damit entstehen lokal ökologische Vorteile gegenüber einem mit VKM betriebenem jelent. Ezen kívül nem szabad elfelejteni, hogy a villamos energia is erőművekben kerül Fahrzeug. Zu beachten ist, dass dadurch der Pfad der Stromerzeugung unbedingt előállításra, werden ahol (jelenlegi szintén kerül károsanyag a berücksichtigt muss und energiamix-szel bzgl. Emissionenkalkulálva) an Bedeutung gewinnt. habár a hatásfok itt lényegesen jobbvorweg mint a kisebb belsőégésű motoroknál. Derlégkörbe, vorgezeichnete Entwicklungspfad wird, ohne Simulationsergebnis aus [Abe 2008] in Abbildung 7 hinsichtlich CO2 und NOX dargestellt.
Abbildung 7: CO2 und NOX Emissionen Fahrzeugbetrieb zeigen Entwicklungsmöglichkeiten A CO2 és károsanyagkibocsátás fejlődéseim a belsőégésű motortól a teljesen elektromos járműig [1] vom Hybrid- hin zum Elektrofahrzeug [Abe 2008]
Während dem Elektrofahrzeug langfristig das Potenzial zu einer Systemänderung und damit einer deutlichen Verbesserung der Emissionen im Mobilitätsbereich zugetraut wird, gelten vor allem Plug-In-Hybrid und Hybridantriebe als Technologie, mit denen schon kurz- bis mittelfristig eine signifikante Verbrauchsreduktion7realisierbar ist. Die Kombinationsmöglichkeiten (Abbildung 8) von Verbrennungsmotor und Elektromotor sind vielfältig. Auf diese Konzepte wird im Folgenden näher eingegangen.
2.1.1 A villamos meghajtással rendelkező gépjárművek fajtái Micro-hybrid: Belsőégésű motoros jármű, Start-Stop funkcióval és időszakosan lekapcsolható segédberendezésekkel kiegészítve. Mild-hybrid: Mint a Micro-hybrid, de kiegészítve fékenergia-visszanyeréssel, és elektromos rásegítéssel gyorsításnál. Full-hybrid: Mint a Mild-hybrid, de képes tisztán elektromos hajtással közlekedni (kisebb távokon). Plug-in hybrid (PHEV): Mint a Full-hybrid, de hálózatról való töltési lehetőséggel kiegészítve. Range-extender PHEV: Itt a belsőégésű motor már minimális teljesítményre van méretezve, csak hatótáv-növelőként funkcionál. Battery electric vehicle (BEV): Tisztán elektromos jármű, akkumulátoros táplálással.
2.2 A villamos hajtás felépítése A villamos hajtás legfontosabb elemei az akkumulátor, a DC/DC konverter (opcionális), az inverter és a motor. Az akkumulátor szolgáltatja a működéshez szükséges energiát, amit a DC/DC konverter alakít át szükség esetén magasabb feszültségre, ezt követően pedig a háromfázisú inverter táplálja a villanymotort. A villanymotor általában sebsségváltó nélkül, egy fix áttétellel hajtja a kerekeket.
A villamos hajtás felépítése [7]
8
3 A villamos hajtás elemeinek kiválasztása Ebben a fejezetben részletesen megvizsgálom a villamos hajtás minden elemét, összehasonlítom a rendelkezésre álló technológiákat, és javaslatot teszek villamos járművekben történő alkalmazásukra.
3.1 Akkumulátor választása Az akkumulátor a villamos hajtású járművek alapvető energiaforrása. Tulajdonsága, hogy kémiai energia formájában tárolja a villamos energiát. Alapvetően kijelenthető, hogy jelenleg az elektromos autók elterjedésének legfőbb korlátja az akkumulátortechnológia fejlettségi szintje, pontosabban az, hogy minden típusnak jelenleg lényegesen alacsonyabb a fajlagos energiasűrűsége, mint a folyékony tüzelőanyagoké. Ennek eredményeképp azonos hatótáv megtételéhez lényegesen nagyobb tömegű akkumulátorcsomagot kell beépíteni a járműbe, mint amennyi folyékony tüzelőanyagból szükséges volna, ezáltal az egész jármű tömege megnő, ami negatívan hat a menetdinamikára és a helykínálatra. Ezt a tényt valamennyire kompenzálja a villamos hajtáslánc belsőégésűnél magasabb hatásfoka, azonban a különbség még mindig jelentősnek mondható. Továbbá megemlítendő, hogy az akkumulátor a nagyobb hatótávú elektromos konstrukciók (PHEV-től fölfelé) legdrágább alkatrésze, mely lényegesen befolyásolja a gépjármű árát is. Ezen okokból kifolyólag megállapítható, hogy az elkövetkezendő években az akkumulátortechnológia fejlesztésére fog a legnagyobb figyelem irányulni, mivel ez az alkatrész döntően befolyásolja a jármű piacképességét. Szintén emiatt kifejezetten fontos az akkumulátortípus helyes megválasztása tervezésnél is. A következő ábrán láthatóak a manapság elérhető villamosenergia-tárolási technológiák fajlagos energia- és teljesítménysűrűség szempontjából. Látható, hogy jelenleg a Li-polimer illetve Li-ion típusú akkumulátorok biztosítják a legmagasabb fajlagos energiasűrűséget, mely az elektromos autók szempontjából kiemelkedően fontos. A Li-ion típusú akkumulátorok további előnye, hogy nem jellemző rájuk a memóriaeffektus. Li-ion akkumulátorcsaládba többféle technológia is tartozik, melyeket a következő alpontban ismertetek.
9
Traktionsbatterien wichtigsten Batteriearten entnommen werden. Die Entwicklung geht von Blei-, Nickel-Cadmium, Nickel-Metallhydrid bis hin zur heute viel versprechenden Technologie der Li-Ionen Batterien. Superkondensatoren ergänzen dieses Bild, gehören aber nicht zu den chemischen Energiespeichern, sondern können durch die Polarisierung einer elektrolytischen Lösung Energie elektrostatisch speichern. (siehe auch Kapitel 6.3.4)
A különböző energiatárolók fajlagos energiaés teljesítménysűrűsége [2] Abbildung 26: Ragone-like plot: Spezifischen Leistungen und spezifische Energien von verschiedenen Energiespeichersystemen [Köhler 2007]
3.1.1 A lítium-ion típusú akkumulátorok
Bei Li-Ion Batterien sind die Eigenschaften für Systeme mit hoher spezifischer Leistung (Einsatz im Hybridfahrzeug) ebenso möglich először wie Batteriesysteme mit hoher spezifischer Lítium-ion típusú akkumulátorokat az 1970-es években javasoltak az Energie (Einsatz im reinen Elektrofahrzeug). Somit kann gefolgert werden, dass für jedes Exxon mérnökei. Azdie első működő prototípus Fahrzeugkonzept auch beste Li-Ionen Batterielítium-kobalt-oxid gefunden werden (LiCoO kann. 2) elektródákkal 1979-ben készült el 4V-os cellafeszültséggel. A lítium-ion típusú akkumulátorok 35 manapság a legelterjedtebben használt akkumulátortípusok a
szórakoztatóelektronikában. Magas fajlagos energiasűrűség és teljesítménysűrűség jellemzi őket, ezen kívül több előnyös tulajdonsággal is rendelkeznek, mint például a memóriaeffektus hiánya, illetve az alacsony önkisülés. Memóriaeffektus alatt azt a jelenséget értjük, amikor az akkumulátor visszatérő, részleges kisütése esetén, lassan veszít a kapacitásából, ez elsősorban a NiCd (nikkel-kadmium) akkumulátoroknál fordul elő. Ebből az okból kifolyólag a NiCd akkumulátorokat nem szokás villamos járművekben alkalmazni, mivel ezeknél jellemzően nem merítjük le teljesen az akkumulátorokat. A lítium-ion akkumulátorok napjainkban intenzív kutatás alatt állnak, hogy hatékonyabban alkalmazhatóak legyenek a villamos járművekben is. A lítium-ion típusú akkumulátorok családjába többféle felépítéssel rendelkező modell tartozik, az anód és a katód anyagától függően, ezek tulajdonságai némiképp eltérőek. A fontosabb felépítéseket az alábbiakban ismertetem. Lítium-kobalt-oxid (LiCoO2) katóddal rendelkező cella: Ez a legrégebbi típus, a fajlagos energiasűrűsége jónak mondható, viszont előállítási költsége magas, és erősen robbanásveszélyes bizonyos helyzetekben (túltöltés vagy fizikai behatás esetén). 10
Szórakoztatóelektronikai készülékekben gyakran használatos, azonban villamos járművekbe túl veszélyesnek mondható. Lítium-mangán-oxid (LiMn2O4) katóddal rendelkező cella: Ez a típus is széles körben elterjedt, alacsony előállítási költség, azonban rövid élettartam és viszonylag alacsony fajlagos energiasűrűség jellemzik. Villamos járművekben történő alkalmazása főleg ez utóbbi miatt nem előnyös. Lítium-vas-foszfát (LiFePO4) katóddal rendelkező cella: A típus legfőbb előnyei közé tartozik a nagyfokú stabilitás (alacsony robbanásveszély fizikai behatás illetve túltöltés esetén, a többi típushoz képest) és a relatív magas fajlagos energiasűrűség. További előny a széles tartományban gyakorlatilag állandó cellafeszültség. Ez a típus mondható a legrobosztusabbnak, képes elviselni kiugróan magas kisütő-áramokat is. Tulajdonságai alapján ez a típus mondható a legideálisabb választásnak villamos járművek energiatárolójaként történő alkalmazásra. Bizonyos lítium-polimer cellák magasabb fajlagos energiasűrűséget is elérhetnek,
mint
a
lítium-ion
típusúak,
azonban
ezek
lényegesen
robbanásveszélyesebbek és rövidebb élettartalmúak, ezért villamos járművekben nem célszerű használatuk. A lítium-polimer technológia lényege, hogy az elektrolit nem egy szerves oldószerben „úszik”, hanem valamilyen polimerben található megkötve. [3] Ha egy 1000kg önsúlyú kisautót veszünk, vezetési stílustól függően kb. 16kWh kapacitású LiFePO4 akkumulátorra van szükség 100km megtételéhez, így a továbbiakban ezzel a kapacitással számolok.
3.2 Motortípus választása A villamos hajtás alapvető eleme a villanymotor. A motor típusának helyes kiválasztása a legfontosabb lépés a hajtás további elemeinek megtervezése előtt. A motor feladata az inverter által rendelkezésre bocsátott elektromos energiát mozgási energiává alakítani. A motor kiválasztásánál figyelembe kell venni annak hatásfokát, előállítási költségét, méreteit, súlyát, a szükséges kiegészítő elektronikát. A villanymotorok működési elve egységesen a mágneses mezők kölcsönhatásán alapul. Az elvi hátteret megadó törvényszerűségeket Michael Faraday fedezte fel 1831ben, az indukciós törvény részeként. A rotor és az állórész mágneses mezői erőket hoznak létre, melyek a rotort elmozdulásra késztetik. A rotor és az állórész is 11
tartalmazhat állandómágnest, tekercset, ferromágneses anyagot (vasat) vagy vezetőt (rezet), ezek kombinációja adja meg, hogy milyen típusú a motor. A főbb típusokat az alábbiakban ismertetem. Egyenáramú motor. Ennél a motortípusnál a forgórész tekercselést tartalmaz, az állórész pedig állandómágnest vagy tekercselést. Az állórész egy állandó mágneses teret hoz létre, amely lehet változó erősségű, ha tekercselt állórészt használunk. A forgórész egy erre merőleges mágneses teret hoz létre, így maximalizálva az elérhető nyomatékot. Mivel a forgórész folyamatos mozgásban van, a tekercseket egy kommutátoron keresztül kell gerjeszteni, mely biztosítja, hogy mindig az állórész mágneses terére merőleges tekercs legyen aktív. A kommutátor egyben az egyenáramú motor leggyengébb alkatrésze is, mivel folyamatosan nagy áramokat kell indítania és megszakítania. A kommutátor általában szénkefés felépítésű, a tekercsek kivezetéseit álló szénkeféken keresztül kapcsoljuk a motor bemenő kapcsaira. További hátránya a kommutátor
alkalmazásának,
hogy
a
folyamatos
kefeszikrázás
miatt
nem
alkalmazhatóak az ilyen motorok robbanásveszélyes térben, illetve a kommutátor plusz alkatrészként megnöveli a motor méreteit. Mivel a szénkefék a fizikai igénybevétel miatt folyamatosan kopnak, a kommutátor cseréje rendszeres időközönként szükséges. Az
egyenáramú
motornál
gyakorlatilag
egyetlen
előnyként
az
egyszerű
szabályozhatóságot említhetjük, a motor nyomatéka egyenesen arányos a kapcsain átfolyó árammal, a fordulatszáma pedig a kapocsfeszültséggel. Ilyen módon egy egyszerű egyfázisú egyenfeszültség elegendő a kapcsain, melyet könnyen lehet előtétellenállással vagy impulzusszélesség-modulált vezérléssel állítani. Korábban, a gyors teljesítményelektronikai alkatrészek megjelenése előtt egyedül ez a motortípus volt könnyen szabályozható, azonban manapság a hátrányai miatt elavultnak tekinthető.
12
A kommutátor működése [5]
Aszinkronmotor. Szokás indukciós motornak is nevezni, tekercselt állórészt és egyszerű vezetőt (rezet vagy alumíniumot) tartalmazó forgórészt tartalmaz. Az állórész tekercseire kapcsolt váltakozó áram változó mágneses tere feszültséget indukál a forgórészben ez a feszültség pont olyan áramot hoz létre, amelynek mágneses tere a létrehozó mágneses tér ellen hat, ezáltal nyomaték keletkezik az állórész és forgórész között. A nyomaték mértéke a szlip-től függ.
s=
n s −nr ns
A szlip álló rotornál 1, szinkron fordulatszámon 0. Szinkron fordulatszámon nem tud a motor nyomatékot kifejteni, mivel nincs indukált feszültség, ebből következik, hogy a motor terhelt állapotban nem tud szinkron fordulatszámon üzemelni, mindig szükség van egy kis szlip-re. Felépítése egyszerű, a forgórész általában ketreces kivitelű, egyszerű réz vagy alumínium vezetőkkel. Az állórész általában háromfázisú tekercselésű. Az egyszerű forgórészfelépítésnek köszönhetően a motor tehetetlenségi nyomatéka nagyon alacsony. Ezzel együtt ez mondható a legrobosztusabb motortípusnak, egyszerűségéből adódóan nagyon igénytelen, karbantartásmentes. Méreteit tekintve kompakt, kis súlyú. Hátránya, hogy háromfázisú, frekvenciaváltós táplálást igényel, illetve hogy nem képes szinkronfordulatszámon üzemelni, ezáltal még állandó terhelésnél is zártláncú fordulatszámszabályzást igényel. Mindent összevetve az aszinkronmotor igen jól használható villamos járművekben.
13
Az aszinkronmotor nyomatéka a szlip függvényében [6]
Szinkronmotor. Szokás még BLDC (brushless DC) motornak is nevezni, állandómágneses vagy tekercselt forgórészt tartalmaz és tekercselt állórészt. A forgórész feladata csak egy állandó mágneses tér előállítása, ezért tekercselt forgórész esetén is elegendő a csúszógyűrűk alkalmazása, nincs szükség kommutátorra. Az állórész tekercselése általában háromfázisú, amely a változó mágneses tér előállításáért felelős. A motor csak szinkronfordulatszámon képes üzemelni, azaz a rotor az állórész által előállított mezőt maradéktalanul követi, a nyomaték a kettő között létrejövő fázisszög függvénye. Inverteres táplálásnál úgy szokás beállítani a fázisszöget, hogy felbontjuk két komponensre, d-re (direct, közvetlen), és q-ra (quadrature, merőleges), majd megpróbáljuk az áram d komponensét 0-n tartani, mivel ez a komponens nem hoz létre nyomatékot, csak a tekercseken okoz veszteséget. A q komponens változtatásával pedig lehetőség van nyomatékot adni a motorra, mivel ez a 90°-nak megfelelő fázisszög.
9> 9 9
6
A szinkrongép fázisszög- nyomaték karakterisztikája
14
Tekercselt állórészt nagyteljesítményű motoroknál és generátoroknál szokás alkalmazni, mivel a gerjesztés a nyomaték beállításának másik egyszerű lehetősége. A szinkronmotor szintén kompakt felépítésű, bár a bonyolultabb forgórész miatt nem annyira könnyű, mint az aszinkronmotor. Ezzel együtt az elérhető nyomaték is magasabb. Az egyenáramú motorral ellentétben itt is háromfázisú frekvenciaváltós vezérlésre van szükség a működtetéséhez.
Előállítási költsége magasabb az
aszinkronmotorénál. Összegezve a tulajdonságokat, ez a típus is igen alkalmas villamos járművekben való alkalmazásra, az egyszerű felépítésnek és a nagy nyomatéknak köszönhetően a továbbiakban ezzel a motortípussal foglalkozok. Szabályzás szempontjából (amennyiben fordulatszám-jeladót használunk) nincs lényeges különbség az aszinkronmotorhoz képest.
3.3 Inverter megtervezése Ahhoz, hogy a háromfázisú tekercseléssel ellátott motort vezérelni tudjuk, szükség van egy frekvenciaváltóra, amely képes a szükséges feszültséget és frekvenciát előállítani. Az inverter felépítését tekintve egy háromfázisú hídkapcsolásból áll, melyet egy digitális vezérlőelektronika hajt meg, a mért adatok alapján.
Háromfázisú hídkapcsolás [4]
A hídkapcsolás hat darab teljesítményelektronikai kapcsolóból áll, melyekkel párhuzamosan visszafele van kapcsolva egy dióda, mely megengedi az áramok záródását kikapcsoláskor. A teljesítményelektronika lehet MOSFET vagy IGBT. Bár a MOSFET-ek előnyösebb tulajdonságokkal rendelkeznek a bekapcsolási-kikapcsolási időket tekintve, nem képesek ellátni a villamos meghajtás teljesítményigényét. 550V-os buszfeszültséggel számolva kb. 91A áramerősségre van szükség a 50kW-os csúcsteljesítmény eléréséhez. Ez jelenleg csak IGBT-kkel elérhető.
15
Manapság a háromfázisú hajtások igényeire gondolva gyártásba kerültek olyan IGBT modulok, melyek a hat tranzisztort és diódát egy tokozásban tartalmazzák, ezzel segítve a hűtés megtervezését, és a kompakt méret kialakítását. Ennek a megoldásnak további előnye, hogy az alkatrészek egymáshoz vannak válogatva, nem kell félni, hogy egyik szignifikánsan más paraméterű lesz majd mint a másik. Jelenleg a Fuji Electric, a Powerex és az Infineon számítanak ilyen modulok nagy gyártóinak. 550V DC feszültséggel és 91A csúcsárammal kalkulálva ideális választás az Infineon FS100R07PE4 modul, mely egyben tartalmazza a három hídágat és egy hőmérő NTC termisztort. Maximális kollektor-emitter feszültsége 550V, maximális kollektorárama 100A.
Infineon FS100R07PE4 IGBT modul
A teljesítményelektronika azonban nem tud közvetlenül a mikrokontrollerhez csatlakozni, az IGBT-k meghajtásához szükség van egy meghajtó (driver) áramkörre, mely a gate-eket feltölti, illetve kisüti. Ehhez tipikusan +15V, -8V feszültséget használnak. A kapcsolók gyors be- és kikapcsolása a veszteségek minimalizálását jelenti, mivel átmeneti állapotban keletkezik a legnagyobb veszteség a kapcsolókon. A driver lehet saját tervezésű áramkör, mely egy leválasztott +15V, -8V-os tápforrást alkalmaz, vagy előre legyártott. Jelen esetben az egyszerűség és megbízhatóság okán egy előre gyártott megoldás mellett döntöttem. A CT Concept cég terméke a 2SC0108T2A0 driver, mely 1700V feszültségig tud üzemelni, és belül állítja elő a -8V-os tápfeszültséget. 8A maximális áramot képes szolgáltatni az IGBT-k gate-jeinek, és két csatornát tartalmaz, így három darab kell belőle a három hídág ellátására. Ezen kívül tartalmaz beépített túláramvédelmet minden csatornán.
16
CT Concept 2SC0108T2A0 driver
3.4 Processzor kiválasztása A teljesítményelektronika vezérléséhez, illetve a teljes rendszer szabályzásához elengedhetetlen valamilyen információelektronika használata. Ennek egyik oldalról elegendően gyorsnak kell lennie ahhoz, hogy a szükséges számítási feladatokat a kívánt időközönként
elvégezze,
másrészt
viszont
költséghatékony
és
egyszerűen
programozható processzort kell választani. Általánosságban elmondhatjuk, hogy ahhoz, hogy a PID szabályzókat 20kHz-es gyakorisággal futtatni tudjuk és a szükséges kommunikációt (pl. CAN) is el tudjuk végezni, minimum 32bites mikrokontrollerre van szükség, ez alatti bitszámok esetén már kritikus lehet az időszeletek felosztása. Itt lehetőség van többféle architektúra választására is, jelen munkában én a Texas Instruments cég TMS320F28035 Piccolo típusú DSP-je mellett döntöttem, mely kifejezetten motorvezérlési célokra készült. Ez a processzor 60MHz-es órajellel fut és 128kB Flash memóriát tartalmaz, ami a tapasztalatok alapján elegendő minden szükséges funkció megvalósítására. Az, hogy ez a processzor kifejezetten motorok szabályzására készült, abban nyilvánul meg, hogy egy sor olyan perifériát tartalmaz, melyek megkönnyítik az ilyen jellegű rendszerek felépítését. Ezek közül legfontosabb a CLA, azaz a Control Law Accelerator. Ez a modul lényegében egy második 32 bites lebegőpontos processzor, mely a főprocesszortól függetlenül, de ugyanazon az órajelen fut, és a legfontosabb perifériákhoz közvetlenül hozzfér. Ezzel lehetővé válik például, hogy az ADC érték beolvasása után lefusson egy áramszabályzó algoritmus, és rögtön beállíthassuk a PWM csatonák kimenetét, miközben a főprocesszor a kommunikációval, illetve magasabb szintű szabályzással foglalkozhat.
17
A TMS320F28035 belső felépítése [8]
További jelentős periféra az ePWM (Enhanced PWM), mely képes egyetlen számláló alapján komplementer kimeneteket képezni a hídágakhoz, és beállítható holtidővel (dead-band) rendelkezik. Ezen kívül megtalálható egy inkrementális adó fogadó modul (eQEP), valamint az autós alkalmazásokban elengedhetetlen CAN-busz interfész.
3.5 Rendszerterv A teljes rendszer áll tehát az akkumulátorból, melynek kapcsaira a DC/DC konverter kapcsolódik az 550V-os buszfeszültség előállítására. Lehetőség van DC/DC konverter nélkül is üzemeltetni a rendszert, illetve magasabb akkumulátorfeszültséget beépíteni, azonban ez biztonsági szempontokból nem előnyös, a motor jobb kihasználtsága érdekében viszont érdemes a magasabb DC-buszfeszültséget használni.
18
A DC-buszra kapcsolódik a fékchopper, mely a túlfeszültség ellen védi a rendszert.
330V DC + m
Braking chopper
i + -
C urrent Measurement
control
_
DC+
Vbat+
Battery
DC/DC
+ - v
V L+
550V DC g + A
DC-
Vbat-
DC Bus
Meas. V+
V L-
C
V-
B -
Voltage Measurement
C
Measures Ta
I_ab V_abc Tb Mta Tc Mtb V_Com Mtc
Induction machine Tm A B C
m
389V AC
In1
Out1
In2 Out2
In3
DSP
A teljes rendszer modellje MATLB Simulink-ben
A megvalósítás két áramkörre épít, hogy a nagyfeszültséget kellően leválasszuk a kommunikációs csatárnáktól. A CPU-kártya és a teljesítményelektronikát tartalmazó kártya között kábel biztosítja az összeköttetést.
A két kártyás megvalósítás
3.5.1 Visszatápláló fékezés Felmerül a kérdés, hogy lehetséges-e egy autót kizárólag elektromos úton fékezni. Ha egy 1000kg önsúlyú gépjárműből indulunk ki, amely 100km/h sebességről lassít állóhelyzetig 40m alatt, azt mondhatjuk, hogy átlagosan kb. 111kW fékteljesítménnyel kell számolnunk. A LiFePO4 típusú akkumulátorok maximum kb. 1C-vel, azaz a kapacitásának megfelelő árammal tölthetőek, ami 16kWh esetén csak 16kW-ot jelent. A fennmaradó teljesítményt a fékellenállással kellene eldisszipálni, azonban ez alig kivitelezhető az ellenállás méretéből és hűtésigényéből fakadóan. Láthatjuk tehát, hogy bár a visszatápláló fékezés hasznos a jármű energetikáját illetően, nem helyettesíti az üzemi féket!
19
3.6 Akkumulátormenedzsment A
lítium-ion
típusú
akkumulátoroknál
kiemelkedően
fontos
az
akkumulátormenedzsment helyes kivitelezése. Ezért figyelni kell mind az akkumulátor kapocsfeszültségét, mind az áramát, amivel szabályozni tudjuk a visszatápláló fékezés esetén képzett töltési fázist. A töltést és a kisütést a már említett DC/DC konverter végzi, amely egy hagyományos buck-boost koverter két IGBT-vel. Az IGBT-k vezérlését szintén a DSP végzi. DC+ 3
1
g
C
control
E
m
IGBT
1
g
C
C
E
Inductor
m
Vbat+
IGBT1 DC4
2 Vbat-
A DC/DC konverter modellje
3.7 Hűtés megtervezése Mivel mind az inverter IGBT modulja, mind a DC/DC konverter két IGBT-je jelentős hőveszteséggel bír, ezek hűtésére külön figyelmet kell fordítani. Hogy maga az inverter kompakt felépítésű legyen, ezeket az alkatrészeket egy házba célszerű elhelyezni, mely egyben a hűtést is elvégzi. Egy lehetséges kialakítás, ha egy vízhűtéssel egybeépített alumíniumházat használunk, és ebbe helyezzük el a nagy hőleadással rendelkező alkatrészeket. Az Autodesk Inventor szoftver segítségével készítettem egy tervet a lehetséges elrendezésre, mely az alábbiakban látható. A vízhűtésen kívül szükség van még a házban egy ventilátorra is, mivel a panelen egyéb kisebb alkatrészek is adnak le hőt, és összességében a levegő is túlhevülhet a házban ha nem keringetjük. Mind a vízhűtés mind a léghűtés vezérlés a DSP végzi.
20
Az inverter tervezett háza
Az inverter tervezett háza
21
4 A vezérlő szoftver felépítése A vezérlő szoftver elkészítéséhez segítséget nyújt a Texas Instruments ControlSuite
könyvtára,
mely
ingyenesen
letölthető
a
gyártó
honlapjáról
(http://www.ti.com/tool/controlsuite). A könyvtár többféle processzorcsaládhoz BLDCPWM_DRV Three-phase BLDC PWM Driver használható, többek között a TMS320F2803x családhoz is. Ennek a könyvtárnak része a DMC (digital motor control) csomag, amivel részletesebben foglalkozni fogok. A DMC
Description
This module generates the 6 switching states of a 3-ph power inverter used to
könyvtár C-függvényekből makrókból áll, melyek a states hajtásszabályzás valamelyik drive a 3-phésBLDC motor. These switching are determined by the input
variable CmtnPointer. The module also controls the PWM duty cycle by
részfeladatát látják el. Ezzelappropriate az egységes rendszerrel hogy a szoftver egyszerre calculating values for the elérhető, compare registers. The duty cycle values PWM outputs are determined by the input DutyFunc. legyen moduláris for és the alkalmazásfüggetlen.
PWM 1/2
CmtnPointer PWM H/W
BLDCPWM DRV
DutyFunc
PWM 3/4 PWM 5/6
MfuncPeriod
A BLDCPWM modul
Availability
C interface version
Mivel a modulok interfésze egységes, egyszerűen egymáshoz kapcsolhatóak.
Module Properties
Type: Target Dependent, Application Independent
Példaként a motorvezérlő (BLDCPWM modul) inicializálása:
Target Devices: 28x Fixed Point PWMGEN pwm1 = PWMGEN_DEFAULTS; IQmath library files for C: IQmathLib.h, IQmath.lib main() { C Version File Names: f2803xbldcpwm.h (for x2803x) pwm1.PeriodMax = 1000; BLDCPWM_INIT_MACRO(pwm1); } void interrupt periodic_interrupt_isr() { pwm1.CmtnPointer = (int)(CmtnPointer1); pwm1.DutyFunc = (int)_IQtoIQ15(DutyFunc1); BLDCPWM_MACRO(pwm1); }
A DC-buszfeszültség szabályzóját a CLA segítségével implementáltam, mivel így ezt a terhet levehetjük a CPU-ról, és ez a feladat nagyrészt független a többi szabályzási feladatról. A CLA programozható C illetve Assembly nyelven is. Ezúttal Assembly nyelven valósítottam meg az algoritmust a gyorsabb működés érdekében: 22
_DCBooster: MMOVZ16 MR0, @_DCBooster_enable MMOVZ16 MR1, @_Power_backflow MMOVIZ MR2, #0x0000 MMOVXI MR2, #0x0001 MXOR32 MR1, MR1, MR2 MAND32 MR0, MR0, MR1 MNOP MNOP MNOP MBCNDD _DCBooster_off, EQ MNOP MNOP MNOP MMOV32 MR0, @_ADC5_filtered MMOV32 MR1, @_DCBooster_target MSUBF32 MR1, MR1, MR0 MMOV32 MR0, @_DCBooster_istate MADDF32 MR0, MR0, MR1 MMOV32 @_DCBooster_istate, MR0 MMOV32 MR2, @_DCBooster_pgain MMPYF32 MR1, MR1, MR2 MMOV32 MR2, @_DCBooster_igain MMPYF32 MR0, MR0, MR2 MADDF32 MR2, MR0, MR1 MMAXF32 MR2, #0.0 MMINF32 MR2, #500.0 MSUBF32 MR2, #1000.0, MR2 MF32TOUI16R MR3, MR2 MMOV16 @_EPwm2Regs.CMPB, MR3 MMOVIZ MR0, #0x0000 MMOVXI MR0, #1000 MMOV16 @_EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA, MR0
23
5 Mérések A
tervezett
eszközből
készült
egy
leméretezett
prototípus,
amellyel
költséghatékony módon lehet vizsgálni a szabályzási algoritmusok működését, illetve a kommunikációt. A prototípus legfeljebb 500W kimenőteljesítmény leadására képes, ami már elegendő ahhoz, hogy a hajtást minden szempontból megvizsgáljuk egy kis méretű szinkronmotor használata mellett. A prototípus kapcsolási rajza a függelékben található. Mivel az IGBT-knek szükségük vanbizonyos időre ahhoz, hogy teljesen bekapcsolt állapotból teljesen kikapcsoljanak, illetve fordítva, a hídágaknál vigyázni kell, nehogy az átmeneti tartományban zárlatot okozzunk a DC-buszon. Ennek elkerülésére a kontroller beépített dead-band funkcióját használtam, melyet 0.1us holtidőre állítva már biztonságosan elkülönül a bekpcsolási és kikapcsolási folyamat.
A 0.1us holtidő (dead-band) megjelenése
A DC-buszfeszültség előállítására egy PI szabályzót alkalmaztam, melyet 20kHz-es mintavételi frekvenciával futtatva 20V-ra szabályozom be a DCbuszfeszültséget. A szabályzó hangolása először terheletlen állapotban történt, ugyanis itt a legnagyobb a veszélye annak, hogy oszcillálni kezd a rendszer. Az erősítések folyamatos emelésével a P-tag erősítését 2.0-ra, az I-tagét 0.0005-re állítottam be, ez bizonyult a stabilitás határának. A következő ábrán látható a szabályzó működés közben, amikor 12V-ról 20V-ra szabályozzuk a feszültséget terheletlen állapotban.
24
A DC-buszfeszültség szabályzója működés közben
25
6 Összefoglalás, értékelés Általánosságban
elmondhatjuk,
hogy
az
alternatív
járműhajtások,
az
elektromobilitás egyre fontosabb szerepet kapnak a járműgyártásban. A folyamatosan növekvő nyersanyagárak, az egyre szigorodó szabályzások a károsanyagkibocsátásra a villamos járműhajtások felé irányítják a figyelmet. Jelen dolgozatban megpróbáltam összefoglalni egy villamos jármű legfontosabb tervezési szempontjait, majd minden egyes komponensre külön lebontva, és együtt, rendszerszinten is megvizsgálni a leghatékonyabb megoldásokat. Összességében elmondható, hogy jelenleg a villamos járműhajtások széleskörű elterjedésének legnagyobb gátja az akkumulátortechnológia ára. Amíg az elektromos hajtású autó a belsőégésű motorral szerelt járművekkel versenyképes hatótávval nem szállítható versenyképes áron, nem várható a technológa áttörése. Megállapítható azonban, hogy több technológiai korlátja nincsen rendszernek, azaz ha megoldódik az energiatárolás problémája, semmi nem áll a széleskörű elterjedés útjában, minden egyéb probléma megoldottnak tekinthető, ahogy arra a dolgozatban is rávilágítok.
26
Irodalomjegyzék [1]
Abe S. 2008: Toyota Hybrid Systems – Review of 10 years of mass production, aus Proceedings: Engine & Environment 2008: 120g CO2/km – what about driving fun and costs, 20th international AVL Conference “Engine & Environment”, Graz, September 2008.
[2]
Köhler Uwe 2007: Li-Ion battery systems for the next generation of hybrid electric vehicles, in 19th International AVL Conference “Engine & Environment”, September 6th - 7th, Graz, Austria, 2007
[3]
Wikipedia: Lithium-ion battery, http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery
[4]
Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/File:3-phase_inverter_cjc.png
[5]
Wikipedia: Brushed DC electric motor, http://en.wikipedia.org/wiki/Brushed_DC_motor
[6]
Wikipedia: Induction motor, http://en.wikipedia.org/wiki/Induction_motor
[7]
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261912001766
[8]
http://www.ti.com/product/tms320f28035
27
Függelék Az 500W-os prototípus kapcsolási rajza 1
2
3
4
5
6
7
8
A
A
GPIO_PORTS GPIO1 GPIO2 GPIO3 GPIO4 GPIO5
GPIO_OUT
LED1 LED2
GPIO1 GPIO2 GPIO3
U_CPU_BLOCK CPU_BLOCK.SchDoc
U_MAIN_CON MAIN_CON.SchDoc
B
ADC_IN
ADC_CPU
PWM_OUT
PWM_CPU
GPIO
GPIO_CPU
QEP
B
QEP_CPU U_Isolator Isolator.SchDoc
CAN
U_CAN_IF CAN_IF.SchDoc
CAN_IN CAN_OUT
UART
CAN_CPU U_UART_IF UART_IF.SchDoc
UART_IN UART_OUT
UART_CPU
U_JTAG_CON JTAG_CON.SchDoc
PIR102
JTAG_CPU
LED2
LED1
JTAG C
R1 COR1
PIR1011k
PID101
C
PIR202
R2 COR2
PIR2011k
PID201
PID102
COD1 D1
GND
PID202
COD2 D2
GND
D
D
Title
Elektronikus jármű inverter a CPU Boardaa
Size: A3
Number:a
a a a
Revision:1
Date: 2012.10.25. Time: 23:56:21 Sheet 1 of 6 File: Y:\Dropbox\Diploma\Altium\CPU.SchDoc 1
2
1
3
2
4
3
5
4
6
5
7
6
7
ADC1 ADC2 ADC3 ADC4 ADC5 ADC6 ADC7 ADC8
A VCC
COR4 R4
PIR402
1k COR6 R6 PIR602
1k COR8 R8
VDD1 VDD2 VDD3
PIC201
PIC301
GND
30PIU1030 29PIU1029 28PIU1028 27PIU1027 26PIU1026 25PIU1025 24PIU1024 23PIU1023 65PIU1065
R15 COR15 PIR1501
4.7k R16 COR16 PIR1602
PIR1601
4.7k R17 COR17 PIR1702
PIR1701
4.7k
AGND
73
19
VREFHI
VREGENZ
VDD VDD VDD
PIU1041
SPISTEB/GPIO27 SPICLKB/GPIO26 SPISOMIB/GPIO25 SPISIMOB/SCITXDA/TZ1/GPIO12
PIU1031
31 37 44 47
PIU1044
39 61
PIU1040
PIU1039
34 40
TXDA RXDA
32 33
CAN_TX CAN_RX
75 76
PRECHARGE CONTACTOR
PIU1034
SPISTEB/LINRXA/TZ1/GPIO15 SPISOMIB/TZ2/GPIO13 SPISIMOB/ECAP1/GPIO24 SPICLKB/LINTXA/TZ3/GPIO14
PIU1075
SPISIMOA/ECAP1/EPWM3B/GPIO5 SPISOMIA/COMP2OUT/EPWM2B/GPIO3
PIU1062
EPWM1A/GPIO0 EPWM2A/GPIO2 EPWM3A/GPIO4 EPWMSYNCI/EPWMSYNCO/EPWM4A/GPIO6 EPWM7A/GPIO40 GPIO39 COMP1OUT/GPIO42 COMP2OUT/GPIO43 GPIO44
PIU1069
X2 X1
PIU1032
PIU1021 PIU102
PIU1038
PIU1051 PIU1052
PIU1033
PIU1076 80 PIU1080 77 PIU1077
PWM3L PWM2L
69 67 63 50 64 56 5 PIU105 6 PIU106 45 PIU1045
PWM1H PWM2H PWM3H PWM_BUCK
PIU1067 PIU1063 PIU1050
POGPIO0GPIO5 POGPIO0GPIO4 POGPIO0GPIO3 POGPIO0GPIO2 POGPIO0GPIO1 POGPIO GPIO
QEP_PORTS QEP_A QEP_B QEP_Z
DRIVE_ENABLE
62 66 PIU1066
B
GPIO_PORTS PRECHARGE GPIO1 CONTACTOR GPIO2 DRIVE_ENABLE GPIO3 GPIO4 GPIO4 GPIO5 GPIO5
PIU1047
CANTXA/GPIO31 CANRXA/GPIO30
PIU108 PIU1035 PIU1053 PIU1071
POPWM0OUT0PWM9 POPWM0OUT0PWM8 POPWM0OUT0PWM7 POPWM0OUT0PWM6 POPWM0OUT0PWM5 POPWM0OUT0PWM4 POPWM0OUT0PWM3 POPWM0OUT0PWM2 POPWM0OUT0PWM1 POPWM0OUT PWM_OUT
PIU1037
SCITXDA/SCLA/TZ3/GPIO29 SCIRXDA/SDAA/TZ2/GPIO28
TEST2
4PIU104 LINRXA/EQEP1I/GPIO23 1PIU101 LINTXA/EQEP1S/GPIO22
8 35 53 71
QEP_Z
GPIO4 GPIO5
PWM_PORTS PWM1H PWM1 PWM1L PWM2 PWM2H PWM3 PWM2L PWM4 PWM3H PWM5 PWM3L PWM6 PWM_BUCK PWM7 PWM_BOOST PWM8 PWM_BRAKE PWM9
PIU1055
PIU1061
VSSA VREFLO
C
PIU1042 PIU1046
LINTXA/EPWM5B/GPIO9 LINRXA/EPWM6B/GPIO11
VSS VSS VSS VSS
2PIU102 ADCSOCAO/SDAA/EPWMSYNC/GPIO32 3PIU103 ADCSOCBO/SCLA/EPWMSYNCO/GPIO33
41 42 46 55
SPICLKA/LINTXA/XCLKOUT/GPIO18 SPISOMIA/TZ3/GPIO17 SPISIMOA/TZ2/GPIO16 SPISTEA/LINRXA/ECAP1/XCLKIN/GPIO19
ADCINB7 ADCINB6/COMP3B/AIO14 ADCINB5 ADCINB4/COMP2B/AIO12 ADCINB3 ADCINB2/COMP1B/AIO10 ADCINB1 ADCINB0 ADCSOCBO/EPWM6A/GPIO10
48PIU1048 EPWM7B/GPIO41 PWM_BOOST 49PIU1049 SCIRXDA/EPWM4B/GPIO7 PWM1L 68PIU1068 EPWM1B/COMP1OUT/GPIO1 BOOT2 74PIU1074 COMP2OUT/COMP3OUT/GPIO34 QEP_A 78PIU1078 EQEP1A/COMP1OUT/GPIO20 QEP_B 79PIU1079 EQEP1A/COMP2OUT/GPIO21
AGND
QEP_A QEP_B QEP_Z
POQEP0QEP0Z POQEP0QEP0B POQEP0QEP0A POQEP QEP
JTAG_PORTS TRST TMS TCK TDI TDO
PIU1064 PIU1056
TRST TMS TCK TDI TDO
JTAG POJTAG0TRST POJTAG0TMS POJTAG0TDO POJTAG0TDI POJTAG0TCK POJTAG C
CAN_PORTS
51 52
TDO BOOT2
PIR1502
COU1
TMS320F28035
38
COR14PIR1302 PIR1301 R14 PIR1401 4.7k 4.7k
PIR1402
PIU1073
21 22
VCC
COR13 R13
57PIU1057 TCK/XCLKIN/GPIO38 58PIU1058 TDO/GPIO37 59PIU1059 TDI/GPIO35 60PIU1060 TMS/GPIO36
PIU1019
ADC8 11PIU1011 ADCINA7 ADC7 12PIU1012 ADCINA6/COMP3A/AIO6 ADC6 13PIU1013 ADCINA5 ADC5 14PIU1014 ADCINA4/COMP2A/AIO4 ADC4 15PIU1015 ADCINA3 ADC3 16PIU1016 ADCINA2/COMP1A/AIO2 ADC2 17PIU1017 ADCINA1 ADC1 18PIU1018 ADCINA0 PWM_BRAKE 43PIU1043 ADCSOCAO/EPWM5A/GPIO8
GND
B
TCK TDO TDI TMS
20 36 70
7 54 72
COC9 C9 PIC902 2.2uF
VDDA VDDIO VDDIO
PIC901
PIU1020 PIU1036 PIU1070
A
POADC0IN0ADC8 POADC0IN0ADC7 POADC0IN0ADC6 POADC0IN0ADC5 POADC0IN0ADC4 POADC0IN0ADC3 POADC0IN0ADC2 POADC0IN0ADC1 POADC0IN ADC_IN
PIC401
COR12 R12
PIU107 PIU1054 PIU1072
ADC1 ADC2 ADC3 ADC4 ADC5 ADC6 ADC7 ADC8
PIR501
R7
PIC501
VCC
9PIU109 XRS 10PIU1010 TRST
ADC_PORTS PIR301
PIR6011k COR7
1k PIC101
PIR1101
0
XRS TRST
COR5 R5
PIR502
8
COC1 COC2 COC3 COC4 C1 C2 C3 C4 PIC102 200nF PIC202 200nF PIC302 200nF PIC402 200nF PIC601 PIC701 PIC801 COC5 COC6 COC7 COC8 C5 C6 C7 C8 PIC502 200nF PIC602 200nF PIC702 200nF PIC802 200nF
COR11 R11
PIR1102
PIR12024.7k
COR3 R3
PIR302
PIR4011k
PIR702 PIR701 PIR802 PIR8011k COR9 R9 1k COR10PIR902 PIR901 R10 PIR1002 PIR10011k
AVCC
PIR1201
8
CAN_RX CAN_TX
CAN_RX CAN_TX
Q1 COQ1 PIQ101
CAN POCAN0CAN0TX POCAN0CAN0RX POCAN
PIQ102
20 MHz
PIC1301
C12 COC12
PIC1202 2.2uF
GND
C13 COC13 PIC1302 2.2uF
PIC1101
C10 COC10 PIC10 2 12pF
VDD3
AVCC
PIC1201
VDD2
VCC
VDD1
PIC10 1
PIC1501 PIC1601 C14 C15 C16 COC14 COC15 COC16 PIC1402 2.2uF PIC1502 2.2uF PIC1602 2.2uF
C11 COC11 PIC1102 12pF
UART_PORTS RXDA TXDA
UART_RX UART_TX
UART POUART0UART0TX POUART0UART0RX POUART
PIC1401
GND
AGND
GND
AGND GND
D
D
Title
CPU Block
Size: A3
Number:a
Revision:a
Date: 2012.10.25. Time: 23:56:22 Sheet 2 of 6 File: Y:\Dropbox\Diploma\Altium\CPU_BLOCK.SchDoc 1
2
3
4
5
28
6
7
Kristóf Papp a a a a 8
1
2
3
4
A
A
ADC_CPU
POADC0CPU0ADC8 POADC0CPU0ADC7 POADC0CPU0ADC6 POADC0CPU0ADC5 POADC0CPU0ADC4 POADC0CPU0ADC3 POADC0CPU0ADC2 POADC0CPU0ADC1 POADC0CPU ADC_CPU
COP1 P1 AGND
PWM_CPU
POPWM0CPU0PWM9 POPWM0CPU0PWM8 POPWM0CPU0PWM7 POPWM0CPU0PWM6 POPWM0CPU0PWM5 POPWM0CPU0PWM4 POPWM0CPU0PWM3 POPWM0CPU0PWM2 POPWM0CPU0PWM1 POPWM0CPU PWM_CPU B
GPIO_CPU
POGPIO0CPU0GPIO3 POGPIO0CPU0GPIO2 POGPIO0CPU0GPIO1 POGPIO0CPU GPIO_CPU
AVCC VCC
QEP_CPU
POQEP0CPU0QEP0Z POQEP0CPU0QEP0B POQEP0CPU0QEP0A POQEP0CPU QEP_CPU
GND
PIP101 1 ADC_CPU.ADC1 PIP103 3 ADC_CPU.ADC3 PIP105 5 ADC_CPU.ADC5 PIP107 7 ADC_CPU.ADC7 PIP109 9 PIP1011 11 PIP1013 13 QEP_CPU.QEP_A PIP1015 15 QEP_CPU.QEP_Z PIP1017 17 PWM_CPU.PWM1 PIP1019 19 PWM_CPU.PWM3 PIP1021 21 PWM_CPU.PWM5 PIP1023 23 PWM_CPU.PWM7 PIP1025 25 PWM_CPU.PWM9 PIP1027 27 GPIO_CPU.GPIO2 PIP1029 29 PIP1031 31
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
PIP102 PIP104 PIP106 PIP108 PIP1010
AGND
ADC_CPU.ADC2 ADC_CPU.ADC4 ADC_CPU.ADC6 ADC_CPU.ADC8
B AVCC VCC
PIP1012 PIP1014 PIP1016 PIP1018 PIP1020 PIP1022 PIP1024 PIP1026 PIP1028 PIP1030
QEP_CPU.QEP_B PWM_CPU.PWM2 PWM_CPU.PWM4 PWM_CPU.PWM6 PWM_CPU.PWM8 GPIO_CPU.GPIO1 GPIO_CPU.GPIO3
GND
PIP1032
Header 16X2
C
C AVCC
PIC1901
VCC
COC19 C19
PIC1902 10uF
PIC1701 C17 COC17 PIC1702 100uF
AGND
PIC20 1
COC20 C20
PIC20 2 10uF
PIC1801 COC18 C18 PIC1802 100uF
GND
D
D Title
Main Connector
Size:
A4
Number:a
Kristóf Papp a a a a
Revision:a
Date: 2012.10.25. Time: 23:56:22 Sheet 3 of 6 File: Y:\Dropbox\Diploma\Altium\MAIN_CON.SchDoc 1
2
3
4
1
2
3
4
A
A
JTAG_CPU
POJTAG0CPU0TRST POJTAG0CPU0TMS POJTAG0CPU0TDO POJTAG0CPU0TDI POJTAG0CPU0TCK POJTAG0CPU JTAG_CPU
VCC
B
VCC
COP2 P2 JTAG_CPU.TMS PIP201 1 2 JTAG_CPU.TDIPIP203 3 4 PIP205 5 6 JTAG_CPU.TDO PIP207 7 8 JTAG_CPU.TCK PIP209 9 10 PIP2011 11 12 COR19 R19 PIR1901 PIR1902 PIP2013 13 14 4.7k JTAG
B JTAG_CPU.TRST
JTAG_CPU.TRST PIP202
COR18 R18
PIR1802
PIR1801
4.7k
PIP204 PIP206 PIP208 PIP2010 PIP2012
COR20 R20
PIP2014 PIR2001
PIR2002
4.7k
GND
GND
C
C
D
D Title
JTAG Connector
Size:
A4
Number:a
Revision:a
Date: 2012.10.25. Time: 23:56:22 Sheet 4 of 6 File: Y:\Dropbox\Diploma\Altium\JTAG_CON.SchDoc 1
2
3
29
Kristóf Papp a a a a 4
1
2
3
4
A
A
VCC_IF
COU3 VCC_IF
VCC_IF
PIU3015
15
2 PIU302
COC23 C23
PIC2302 0.1uF
5
PIU305
PIC2501
COC25 C25 PIC2502 0.1uF
B
4
PIU304
6
PIU306
UART_CPU.UART_TXPIU3011 11
C1+ C1-
V+
VCC
PIC2301
COJ? J?
MAX3221
C2+
V-
5
COC22 C22
3 PIU303
PIJ?05
9 PIJ?09
GND_IF
PIC2201 PIC2202
0.1uF COC24 C24
7
PIU307
UART_TXD GND_IF
PIC2401 PIC2402
UART_RXD
0.1uF
C2T1IN
T1OUT
13
COT4
UART_TXD
PIU3013
PIT400
R1OUT
8
FORCEON
GND
12
PIU3012
_EN
PIU308
PIU3010
_FORCEOFF
PIJ?03
B
COT5
UART_RXD
R1IN INVALID
PIT500
GND_IF
RXD 1
PIU301
8 3 7 PIJ?07 2 PIJ?02 6 PIJ?06 1 PIJ?01 PIJ?08
RS-232
TXD UART_CPU.UART_RXPIU309 9
10 PIJ?010
4 PIJ?04
COT6
10
PIT600
INVALID
16
PIU3016
14
PIU3014
GND_IF
GND_IF C
C
POUART0CPU0UART0TX POUART0CPU0UART0RX POUART0CPU UART_CPU
UART_CPU VCC_IF
PIC2601
COC26 C26
PIC2602 2.2uF
GND_IF
D
D Title
UART Interface
Size:
A4
Number:a
Revision:a
Date: 2012.10.25. Time: 23:56:22 Sheet 5 of 6 File: Y:\Dropbox\Diploma\Altium\UART_IF.SchDoc
Kristóf Papp a a a a
1
2
3
4
1
2
3
4
A
A
COJ? J?
VCC_IF 5
PIJ?05
9 PIJ?09
COU2 U2 3
PIU203
CAN_CPU.CAN_TX
PIU201
CAN_CPU.CAN_RX
PIU204
CAN_CPU
POCAN0CPU0CAN0TX POCAN0CPU0CAN0RX POCAN0CPU CAN_CPU B
1 4
2 PIU202
10 PIJ?010
4 PIJ?04
VCC
8 3 7 PIJ?07 2 PIJ?02 6 PIJ?06 1 PIJ?01 PIJ?08
COT2
D
CANH
PIU207
7
CAN_H
PIT200
R
CANL
PIU206
6
CAN_L
PIT300
CAN_H CAN_L
COT3 CANH CANL
PIJ?03
GND
B
DSUB9_MA
SN65HVD232 GND_IF GND_IF
C
C
VCC_IF
PIC2101
COC21 C21
PIC2102 2.2uF
GND_IF
D
D Title
CAN Interface
Size:
A4
Number:a
Revision:a
Date: 2012.10.25. Time: 23:56:22 Sheet 6 of 6 File: Y:\Dropbox\Diploma\Altium\CAN_IF.SchDoc 1
2
3
30
Kristóf Papp a a a a 4
1
2
3
4
A
A
PIU4016
16
PIU401
5
CAN_TX CAN_RX
PIU405
6
PIU406
7
VDD2
VOA
VIB
VOB
PIU4013
VOC
VIC
PIU4012
VOD
VID
PIU4011
VSEL
PIU4010
RCOUT
PIU402 PIU408
PIU409 PIU4015
2 8
PIU407
VIA
GND2 GND2
4
PIU404
CAN_PORTS
COU4 U4 ADuM5402 14 PIU4014
B
UART_PORTS UART_RX UART_TX
13
POUART0OUT0UART0TX POUART0OUT0UART0RX POUART0OUT UART_OUT
12 11
CAN_PORTS CAN_RX CAN_TX
10
POCAN0OUT0CAN0TX POCAN0OUT0CAN0RX POCAN0OUT CAN_OUT
9 15
3 PIU403
VDD1
B
GND1 GND1
UART_TX UART_RX
POCAN0IN0CAN0TX POCAN0IN0CAN0RX POCAN0IN CAN_IN
VCC_IF
1
UART_PORTS
POUART0IN0UART0TX POUART0IN0UART0RX POUART0IN UART_IN
VCC
C
C VCC
PIC2901
VCC_IF
PIC2701 C27 COC27
COC29 C29
PIC30 1
PIC2902 0.1uF PIC2702 10uF
GND
COC30 C30
GND_IF
PIC2801 COC28 C28
PIC30 2 0.1uF PIC2802 10uF
GND
GND_IF
D
D Title
Isolator
Size:
A4
Number:a
Kristóf Papp a a a a
Revision:a
Date: 2012.10.25. Time: 23:56:22 Sheet a of a File: Y:\Dropbox\Diploma\Altium\Isolator.SchDoc 1
2
2
3
4
PIC101
BAT42WS
PWM8
2
PIU302
4 PIU304
8
VDD
HB
PIU308
HI
HO
PIU307
3 PIU303 LI
PIM102 COR2 R2
7
PIR201
PIM103
PIC202 COM1 M1 IRF540
PIC201
COL2 L2
PIL202
COR4 R4
5 PIU305
LO
PIM101
PIR202
5
6 HS PIU306
VSS
VBAT
2.2uF
COU3 U3 1
PIU301
PWM7
PIC102
PIR401
PIM202
PIR402
5
LM5109
PIM201
PIM203
PIL201
COC2 C2 2.2mF
VBAT
12V
12V
PIC401
PIC501
ADC6
1
PIU101
PIR302
VI
PIC301
COC3 C3 PIC302 10uF
COR3 R3 PIR301 10k
220uH
AGND
COM2 M2 IRF540
GND
PIU102
3
3
PIU103
PIU203
COC4 C4 PIC402 10uF
A
VI
COC5 C5 PIC502 10uF
VO
COL1 L1
2
PIU202
PIL102
COC6 C6 PIC602 10uF
PIU201
PIL101
100uH
PIC601
PIC701
COC7 C7 PIC702 10uF
L7812C
AP1117
GND
AGND
GND
DCBUS
1
COU4 U4
PIU401
2
PIU402
PWM9
3
PIU403
4
PIU404
COP1 P1
8
VDD
HB
PIU408
HI
HO
PIU407
LI
HS
PIU406
VSS
LO
PIU405
PIP101 PIP102
7
3V3
1 2
PIM302
COR5 R5
5
PIR501
PIR502
PIM301
5
PIM303
1
PIU501
COP2 P2
IRF540
IP+
VCC
2 PIU502 IP+
2 PIP202 1 PIP201
COM3 M3
3
PIU503
CON_BAT VBAT
GND
PIC801
COU5 U5
CON_BRAKE
6
LM5109
B
3V3A
COU2 U2 VO
GND
GND
12V
3V3
COU1 U1
PIR102 COR1 R1 PIR101 200k
2
A
8
DCBUS
COC1 C1
PID102
7
GND
COD1 D1 PID101
6
1
DCBUS
12V
4
5
GND
1
3
4 PIU504
GND
COC8 C8 PIC802 2.2uF
8
PIU508
7 VIOUT PIU507
IP-
PIU506
GND
5 PIU505
IP-
ADC4
6
/FAULT
ACS711 GND
B
AGND
GND PIR602
COR6 R6
DCBUS
PIR60127k
ADC5
PIR702
COR7 R7 10k
12V
COD2 D2 PID201
PIC901
U6 COU6
PWM1
PIU602
PWM2
PIU603
2 3 4
PIU604
PIR701
COC9 C9
PID202
BAT42WS 1
PIU601
PIC902
2.2uF 3V3
8
VDD
HB
PIU608
HI
PIM402 COR8 R8
7
HO
PIU607
LI
HS
PIU606
VSS
LO
PIU605
PIR801
PIM401
PIR802
PIM403
5
6
COM4 M4 IRF540
1
PIU701
2
PIU702
R9 COR9
5
PIR901
5
LM5109
PIM502
PIR902 PIM501
PIM503
3
COM5 M5 IRF540
PIU703
OUT_A
4
PIU704
IP+
AGND
PIC1001
COU7 U7
8
VCC
PIU708
IP+
VIOUT
PIU707
IP-
/FAULT
PIU706
IP-
GND
PIU705
COC10 C10
PIC1002 2.2uF
7
ADC1
6
COP3 P3
5
ACS711 GND
GND COR10 QEP_Z_INPIP301 1 R10 COR11PIR1002 PIR1001QEP_A_INPIP302 2 R11 PIR1102 PIR110127k PIP303 3 12V 27k R12 COR12 QEP_B_INPIP304 4 QEP_B PIR1202 PIR1201 PIP305 5 27k CON_QEP
QEP_Z QEP_A
AGND GND
PIR1301
PIR1401
PIR1501
COR13 COR14 R15 COR15 R13 R14
PIR1302 10k PIR140210k PIR1510k 02
DCBUS GND 12V
COD3 D3
C
PID301
C11 COC11
PID302
PIC1101
BAT42WS 1
U8 COU8
PIU801
PWM3 PWM4
2
PIU802
8
VDD
HB
PIU808
HI
HO
PIU807
3 4
2.2uF
R16 COR16
3V3 PIM602 COR17 R17
7
PIR1701
VSS
LO
PIM601
PIR1702
PIM603
5
6 HS PIU806
PIU803 LI PIU804
C
PIC1102
COM6 M6 IRF540
1
U9 COU9
PIU901
IP+
2
PIU902 IP+
R18 COR18
5
PIU805
PIR1801
5
LM5109
PIM702
PIR1802 PIM701
PIM703
3
COM7 M7 IRF540
PIU903
OUT_B
4
PIU904
PIR1602
0
PIC1201
VCC
COC12 C12 PIC1202 2.2uF
8
PIU908
7 VIOUT PIU907
ADC2
6
IP-
/FAULT
PIU906
IP-
GND
PIU905
5
OUT_A OUT_B OUT_C
COP4 P4
PIR1601
GND
AGND
PIP401 1 PIP402 PIP403
2 3
CON_MOTOR
ACS711 GND
AGND GND 3V3A
DCBUS
12V PID402
PIC1301
BAT42WS U10 COU10
PWM6
3
PIU1003
4
PIU1004
D
VDD
2
PIU1002 HI
AGND
C13 COC13
D4 COD4 PID401
1
PIU1001
PWM5
GND
PIC1302
2.2uF 3V3
HB
8
PIM802
PIU1008
7 HO PIU1007 6
LI
HS
PIU1006
VSS
LO
PIU1005
5
LM5109
COR19 R19 PIR1901 PIR1902
PIM801
PIM803
5
M8 COM8 IRF540
1
U11 COU11
PIU1101 IP+
2
PIU1102
R20 COR20 PIR2001
5
PIR2002 PIM901
3
PIM902 M9 COM9 PIM903
PIU1103
IRF540
OUT_C
4
PIU1104
COC14 C14 PIC1402 2.2uF
7
IP+
VIOUT
PIU1107
IP-
/FAULT
PIU1106
IP-
GND
PIU1105
ACS711
GND
3V3
PIC1401
8 VCC PIU1108
COP5 P5
3V3A
PIP501 1 ADC1 PIP503 3 ADC3 PIP505 5 ADC5 7 ADC7 PIP507 PIP509 9 PIP5011 11 PIP5013 13 QEP_A PIP5015 15 QEP_Z PIP5017 17 PWM1 PIP5019 19 PWM3 PIP5021 21 PWM5 PIP5023 23 PWM7 PIP5025 25 PWM9 PIP5027 27 PIP5029 29 PIP5031 31
ADC3
2 PIP502 ADC2 4 PIP504 ADC4 6 PIP506 ADC6 8 PIP508 ADC8 10 PIP5010 12 PIP5012 14 PIP5014 QEP_B 16 PIP5016 AGND 18 PIP5018 PWM2 GND 20 PIP5020 PWM4 22 PIP5022 PWM6 24 PIP5024 PWM8 26 PIP5026 PWM10 28 PIP5028 3V3 30 PIP5030 32 PIP5032
CON_CPU
6
D
5
AGND
GND
Title
a
Size: A2
Number:a
Revision: a
Date: 2012.10.25. Time: 23:55:44 Sheet a of a File: Y:\Dropbox\Diploma\Altium\Rectifier_Small.SchDoc 1
2
3
4
5
31
6
7
a a a a a 8
Demo alkalmazás Main.c #include "Device.h" #include "Init.h" #include "DSP2803x_common/include/DSP2803x_Cla_defines.h" #define GLOBAL_Q 20 #include "IQmathLib.h" #include "svgen_mf.h" ////////////////////////////////////////////////// // Global parameters // ////////////////////////////////////////////////// #pragma DATA_SECTION(ADCFilter_coefs, "CpuToCla1MsgRAM"); float32 ADCFilter_coefs[2] = {0.5, 0.5}; #pragma DATA_SECTION(DCBooster_enable, "CpuToCla1MsgRAM"); #pragma DATA_SECTION(DCBooster_target, "CpuToCla1MsgRAM"); #pragma DATA_SECTION(DCBooster_pgain, "CpuToCla1MsgRAM"); #pragma DATA_SECTION(DCBooster_igain, "CpuToCla1MsgRAM"); Uint16 DCBooster_enable = 0; float32 DCBooster_target = 1225.0; // 1225 = 20V float32 DCBooster_pgain = 2.0; float32 DCBooster_igain = 0.0005; #pragma DATA_SECTION(Regeneration_enable, "CpuToCla1MsgRAM"); #pragma DATA_SECTION(Regeneration_minvoltage, "CpuToCla1MsgRAM"); #pragma DATA_SECTION(Regeneration_maxcurrent, "CpuToCla1MsgRAM"); #pragma DATA_SECTION(Regeneration_pgain, "CpuToCla1MsgRAM"); Uint16 Regeneration_enable = 0; float32 Regeneration_minvoltage = 1531.0; // 1531 = 25V float32 Regeneration_maxcurrent = 0.0; float32 Regeneration_pgain = 1.5; #pragma DATA_SECTION(Brake_enable, "CpuToCla1MsgRAM"); #pragma DATA_SECTION(Brake_voltage, "CpuToCla1MsgRAM"); Uint16 Brake_enable = 0; float32 Brake_voltage = 1838.0; // 1838 = 30V ////////////////////////////////////////////////// // CLA variables // ////////////////////////////////////////////////// #pragma DATA_SECTION(CLA_state, "Cla1RAM"); Uint16 CLA_state; #pragma DATA_SECTION(ADC0_filtered, "Cla1ToCpuMsgRAM"); #pragma DATA_SECTION(ADC1_filtered, "Cla1ToCpuMsgRAM"); #pragma DATA_SECTION(ADC2_filtered, "Cla1ToCpuMsgRAM"); #pragma DATA_SECTION(ADC3_filtered, "Cla1ToCpuMsgRAM"); #pragma DATA_SECTION(ADC4_filtered, "Cla1ToCpuMsgRAM"); #pragma DATA_SECTION(ADC5_filtered, "Cla1ToCpuMsgRAM"); float32 ADC0_filtered; float32 ADC1_filtered; float32 ADC2_filtered; float32 ADC3_filtered;
32
float32 ADC4_filtered; float32 ADC5_filtered; #pragma DATA_SECTION(DCBooster_istate, "Cla1RAM"); float32 DCBooster_istate; #pragma DATA_SECTION(Power_backflow, "Cla1RAM"); Uint16 Power_backflow; ////////////////////////////////////////////////// // CPU variables // ////////////////////////////////////////////////// SVGENMF svgen_mf1 = SVGENMF_DEFAULTS; ////////////////////////////////////////////////// // Function prototypes // ////////////////////////////////////////////////// void scia_xmit(int a); void scia_msg(char *msg); interrupt void CLA_control_isr(void); void main(void) { SystemInit(); PIEInit(); GPIOInit(); SCIInit(); PWMInit(); ADCInit(); CLAInit(); EALLOW; PieVectTable.EPWM1_INT = &CLA_control_isr; EDIS; PieCtrlRegs.PIEIER3.bit.INTx1 = 1; // Enable INT 3.1 in the PIE (EPWM1_INT) IER |= M_INT3; // Enable CPU Interrupt 3 EINT; // Enable Global interrupt INTM ERTM; // Enable Global realtime interrupt DBGM // Reset the variables Cla1ForceTask8andWait();
33
for(;;) { // scia_xmit(((int)ADC0_filtered) & 0x00FF); // scia_xmit((((int)ADC0_filtered)>>8) & 0x00FF); // scia_xmit(((int)ADC1_filtered) & 0x00FF); // scia_xmit((((int)ADC1_filtered)>>8) & 0x00FF); // scia_xmit(((int)ADC2_filtered) & 0x00FF); // scia_xmit((((int)ADC2_filtered)>>8) & 0x00FF); // scia_xmit(((int)ADC3_filtered) & 0x00FF); // scia_xmit((((int)ADC3_filtered)>>8) & 0x00FF); // scia_xmit(((int)ADC4_filtered) & 0x00FF); // scia_xmit((((int)ADC4_filtered)>>8) & 0x00FF); // scia_xmit(((int)ADC5_filtered) & 0x00FF); // scia_xmit((((int)ADC5_filtered)>>8) & 0x00FF); } } ////////////////////////////////////////////////// // 150kHz interrupts: // ////////////////////////////////////////////////// // Slice1 | Slice2 | Slice3 | Slice4 | Slice5 // // // // ADC | ADC | ADC | ADC | ADC+Ctrl // // CLA_control_isr | -‐-‐-‐ // ////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////// // 30kHz interrupt // ////////////////////////////////////////////////// interrupt void CLA_control_isr(void) { svgen_mf1.Gain = _IQ(0.5); // Pass inputs to svgen_mf1 svgen_mf1.Freq = _IQ(1.0); // Pass inputs to svgen_mf1 svgen_mf1.FreqMax = _IQ(0.0002); SVGENMF_MACRO(svgen_mf1); // Call compute macro for svgen_mf1 // Ta1 = svgen_mf1.Ta; // Access the outputs of svgen_mf1 // Tb1 = svgen_mf1.Tb; // Access the outputs of svgen_mf1 // Tc1 = svgen_mf1.Tc; // Access the outputs of svgen_mf1 scia_xmit(_IQtoIQ1(svgen_mf1.Ta) & 0x00FF); scia_xmit(_IQtoIQ1(svgen_mf1.Tb) & 0x00FF); scia_xmit(_IQtoIQ1(svgen_mf1.Tc) & 0x00FF); // Clear the CLA1_INT2 interrupt flag EPwm1Regs.ETCLR.bit.INT = 1; PieCtrlRegs.PIEACK.bit.ACK3 = 1; } // Transmit a character from the SCI
34
void scia_xmit(int a) { while (SciaRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0) {} SciaRegs.SCITXBUF=a; } void scia_msg(char * msg) { int i; i = 0; while(msg[i] != '\0') { scia_xmit(msg[i]); i++; } } Init.c #include "Init.h" #include "CLAShared.h" #include "DSP2803x_common/include/DSP2803x_EPwm_defines.h" // These are defined by the linker file extern Uint16 Cla1funcsLoadStart; extern Uint16 Cla1funcsLoadEnd; extern Uint16 Cla1funcsRunStart; void MemCopy(Uint16 *SourceAddr, Uint16* SourceEndAddr, Uint16* DestAddr) { while(SourceAddr < SourceEndAddr) { *DestAddr++ = *SourceAddr++; } return; } void SystemInit() { EALLOW; // Disable Watchdog SysCtrlRegs.WDCR = 0x0068; // ADC Calibration SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.ADCENCLK = 1; // Enable ADC peripheral clock (*Device_cal)(); SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.ADCENCLK = 0; // Return ADC clock to original state // Select XTAL Oscillator SysCtrlRegs.CLKCTL.bit.XTALOSCOFF = 0; // Turn on XTALOSC SysCtrlRegs.CLKCTL.bit.XCLKINOFF = 1; // Turn off XCLKIN SysCtrlRegs.CLKCTL.bit.OSCCLKSRC2SEL = 0; // Switch to external clock SysCtrlRegs.CLKCTL.bit.OSCCLKSRCSEL = 1; // Switch from INTOSC1 to INTOSC2/ext clk
35
SysCtrlRegs.CLKCTL.bit.WDCLKSRCSEL = 1; // Switch Watchdog Clk Src to external clock SysCtrlRegs.CLKCTL.bit.INTOSC2OFF = 1; // Turn off INTOSC2 SysCtrlRegs.CLKCTL.bit.INTOSC1OFF = 1; // Turn off INTOSC1 // PLL Initialization SysCtrlRegs.PLLSTS.bit.DIVSEL = 0; SysCtrlRegs.PLLSTS.bit.MCLKOFF = 1; // Before setting PLLCR turn off missing clock detect logic SysCtrlRegs.PLLCR.bit.DIV = DSP28_PLLCR; while (SysCtrlRegs.PLLSTS.bit.PLLLOCKS != 1) {} SysCtrlRegs.PLLSTS.bit.MCLKOFF = 0; if ((DSP28_DIVSEL == 1) || (DSP28_DIVSEL == 2)) { SysCtrlRegs.PLLSTS.bit.DIVSEL = DSP28_DIVSEL; } else if (DSP28_DIVSEL == 3) { SysCtrlRegs.PLLSTS.bit.DIVSEL = 2; DELAY_US(50L); SysCtrlRegs.PLLSTS.bit.DIVSEL = 3; } // Low-‐Speed Peripherial Clock Setup SysCtrlRegs.LOSPCP.all = DSP28_LOSPCP; // Clock selection SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.ADCENCLK = 1; // ADC //SysCtrlRegs.PCLKCR3.bit.COMP1ENCLK = 1; // COMP1 //SysCtrlRegs.PCLKCR3.bit.COMP2ENCLK = 1; // COMP2 //SysCtrlRegs.PCLKCR3.bit.COMP3ENCLK = 1; // COMP3 //SysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.ECAP1ENCLK = 1; // eCAP1 SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.ECANAENCLK = 1; // eCAN-‐A SysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.EQEP1ENCLK = 1; // eQEP1 SysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.EPWM1ENCLK = 1; // ePWM1 SysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.EPWM2ENCLK = 1; // ePWM2 SysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.EPWM3ENCLK = 1; // ePWM3 SysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.EPWM4ENCLK = 1; // ePWM4 SysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.EPWM5ENCLK = 1; // ePWM5 SysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.EPWM6ENCLK = 1; // ePWM6 //SysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.EPWM7ENCLK = 1; // ePWM7 //SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.HRPWMENCLK = 1; // HRPWM //SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.I2CAENCLK = 1; // I2C //SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.LINAENCLK = 1; // LIN-‐A SysCtrlRegs.PCLKCR3.bit.CLA1ENCLK = 1; // CLA1 SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.SCIAENCLK = 1; // SCI-‐A //SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.SPIAENCLK = 1; // SPI-‐A //SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.SPIBENCLK = 1; // SPI-‐B EDIS; } void PIEInit() { EALLOW; // Disable Interrupts at the CPU level: DINT;
36
// Disable the PIE PieCtrlRegs.PIECTRL.bit.ENPIE = 0; // Clear all PIEIER registers: PieCtrlRegs.PIEIER1.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIER2.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIER3.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIER4.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIER5.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIER6.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIER7.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIER8.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIER9.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIER10.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIER11.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIER12.all = 0; // Clear all PIEIFR registers: PieCtrlRegs.PIEIFR1.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIFR2.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIFR3.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIFR4.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIFR5.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIFR6.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIFR7.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIFR8.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIFR9.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIFR10.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIFR11.all = 0; PieCtrlRegs.PIEIFR12.all = 0; // Disable CPU interrupts and clear all CPU interrupt flags: IER = 0x0000; IFR = 0x0000; // Enable the PIE Vector Table PieCtrlRegs.PIECTRL.bit.ENPIE = 1; EDIS; } void GPIOInit() { EALLOW; GpioCtrlRegs.GPAPUD.all = 0xFFFFFFFF; GpioCtrlRegs.GPBPUD.all = 0xFFFFFFFF; // LEDs GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO17 = 0; // GPIO17: low GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO18 = 0; // GPIO18: low GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO17 = 1; // GPIO17: output GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO18 = 1; // GPIO18: output EDIS; } void SCIInit() {
37
EALLOW; // Pin Init GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO27 = 1; // Enable transmitter IC GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO27 = 0; // Enable transmitter IC GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO28 = 0; // Enable pull-‐up for GPIO28 (SCIRXDA) GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO29 = 0; // Enable pull-‐up for GPIO29 (SCITXDA) GpioCtrlRegs.GPAQSEL2.bit.GPIO28 = 3; // Asynch input GPIO28 (SCIRXDA) GpioCtrlRegs.GPAMUX2.bit.GPIO28 = 1; // Configure GPIO28 for SCIRXDA operation GpioCtrlRegs.GPAMUX2.bit.GPIO29 = 1; // Configure GPIO29 for SCITXDA operation // SCI FIFO Init SciaRegs.SCIFFTX.all = 0xE040; SciaRegs.SCIFFRX.all = 0x2044; SciaRegs.SCIFFCT.all = 0x0; // SCI Init SciaRegs.SCICCR.bit.ADDRIDLE_MODE = 0; // IDLE-‐Line mode SciaRegs.SCICCR.bit.LOOPBKENA = 0; // Disable Loopback mode SciaRegs.SCICCR.bit.PARITYENA = 0; // No Parity bit SciaRegs.SCICCR.bit.SCICHAR = 7; // 8 bits SciaRegs.SCICCR.bit.STOPBITS = 0; // 1 STOP bit SciaRegs.SCICTL1.bit.SWRESET = 0; // Reset state-‐machine SciaRegs.SCICTL1.bit.TXENA = 1; // Enable TX SciaRegs.SCICTL1.bit.RXENA = 1; // Enable RX SciaRegs.SCICTL2.bit.TXINTENA = 0; // Disable TX Interrupt SciaRegs.SCICTL2.bit.RXBKINTENA = 0; // Disable RX Interrupt SciaRegs.SCIHBAUD = 0; // 57600 baud @LSPCLK = 30MHz SciaRegs.SCILBAUD = 64; SciaRegs.SCICTL1.bit.SWRESET = 1; // Restart SCI from reset EDIS; } void PWMInit() { EALLOW; // Init PWM outputs as LOW for safety GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO0 = 1; // PWM1 GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO1 = 1; // PWM2 GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO4 = 1; // PWM3 GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO5 = 1; // PWM4 GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO11 = 1; // PWM5 GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO10 = 1; // PWM6 GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO2 = 1; // PWM7 GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO3 = 1; // PWM8 GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO6 = 1; // PWM9 GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO0 = 0; // PWM1 -‐ CH1 -‐ high (EPWM1A) GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO1 = 1; // PWM2 -‐ CH1 -‐ low (EPWM1B) GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO4 = 0; // PWM3 -‐ CH2 -‐ high (EPWM3A) GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO5 = 1; // PWM4 -‐ CH2 -‐ low (EPWM3B) GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO11 = 0; // PWM5 -‐ CH3 -‐ high (EPWM6B)
38
GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO10 = 1; // PWM6 -‐ CH3 -‐ low (EPWM6A) GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO2 = 0; // PWM7 -‐ buck (EPWM2A) GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO3 = 0; // PWM8 -‐ boost (EPWM2B) GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO6 = 0; // PWM9 -‐ brake (EPWM4A) // Pin Init GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO0 = 1; // Configure GPIO0 as EPWM1A GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO1 = 1; // Configure GPIO1 as EPWM1B GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO4 = 1; // Configure GPIO4 as EPWM3A GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO5 = 1; // Configure GPIO5 as EPWM3B GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO11 = 1; // Configure GPIO11 as EPWM6B GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO10 = 1; // Configure GPIO10 as EPWM6A GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO2 = 1; // Configure GPIO2 as EPWM2A GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO3 = 1; // Configure GPIO3 as EPWM2B // GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO6 = 1; // Configure GPIO6 as EPWM4A ////////////////////////////////////////////////// // Setup EPWM1 (CH1 -‐ 30kHz) // ////////////////////////////////////////////////// EPwm1Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV = TB_DIV1; // Clock ratio to SYSCLKOUT: TBCLK = SYSCLKOUT / (HSPCLKDIV × CLKDIV) EPwm1Regs.TBCTL.bit.CLKDIV = TB_DIV1; EPwm1Regs.TBPRD = 1000; // Set timer period EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = 1000; // Set Compare A value EPwm1Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = TB_COUNT_UPDOWN; // Symmetrical mode EPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAU = AQ_SET; EPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAD = AQ_CLEAR; EPwm1Regs.TBCTR = 0x0000; // Clear counter EPwm1Regs.DBCTL.bit.POLSEL = DB_ACTV_HIC; // Active high complementary EPwm1Regs.DBCTL.bit.OUT_MODE = DB_FULL_ENABLE; EPwm1Regs.DBRED = 6; // Rising edge delay (0.1us) EPwm1Regs.DBFED = 6; // Falling edge delay (0.1us) EPwm1Regs.ETSEL.bit.INTSEL = ET_CTR_ZERO; // Select ADCSOCA on Zero event EPwm1Regs.ETPS.bit.INTPRD = ET_1ST; // Generate ADCSOCA on 1st event EPwm1Regs.ETSEL.bit.INTEN = 1; // Enable ADCSOCA ////////////////////////////////////////////////// // Setup EPWM2 (DC/DC -‐ 30kHz) // ////////////////////////////////////////////////// EPwm2Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV = TB_DIV1; // Clock ratio to SYSCLKOUT: TBCLK = SYSCLKOUT / (HSPCLKDIV × CLKDIV) EPwm2Regs.TBCTL.bit.CLKDIV = TB_DIV1; EPwm2Regs.TBPRD = 1000; // Set timer period EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = 1000; // Set Compare A value EPwm2Regs.CMPB = 1000; // Set Compare B value EPwm2Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = TB_COUNT_UPDOWN; // Symmetrical mode EPwm2Regs.AQCTLA.bit.CAU = AQ_SET; EPwm2Regs.AQCTLA.bit.CAD = AQ_CLEAR; EPwm2Regs.AQCTLB.bit.CBU = AQ_SET;
39
EPwm2Regs.AQCTLB.bit.CBD = AQ_CLEAR; EPwm2Regs.TBCTR = 0x0000; // Clear counter ////////////////////////////////////////////////// // Setup EPWM3 (CH2 -‐ 30kHz) // ////////////////////////////////////////////////// EPwm3Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV = TB_DIV1; // Clock ratio to SYSCLKOUT: TBCLK = SYSCLKOUT / (HSPCLKDIV × CLKDIV) EPwm3Regs.TBCTL.bit.CLKDIV = TB_DIV1; EPwm3Regs.TBPRD = 1000; // Set timer period EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = 1000; // Set Compare A value EPwm3Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = TB_COUNT_UPDOWN; // Symmetrical mode EPwm3Regs.AQCTLA.bit.CAU = AQ_SET; EPwm3Regs.AQCTLA.bit.CAD = AQ_CLEAR; EPwm3Regs.TBCTR = 0x0000; // Clear counter EPwm3Regs.DBCTL.bit.POLSEL = DB_ACTV_HIC; // Active high complementary EPwm3Regs.DBCTL.bit.OUT_MODE = DB_FULL_ENABLE; EPwm3Regs.DBRED = 6; // Rising edge delay (0.1us) EPwm3Regs.DBFED = 6; // Falling edge delay (0.1us) ////////////////////////////////////////////////// // Setup EPWM4 (Brake -‐ 30kHz) // ////////////////////////////////////////////////// EPwm4Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV = TB_DIV1; // Clock ratio to SYSCLKOUT: TBCLK = SYSCLKOUT / (HSPCLKDIV × CLKDIV) EPwm4Regs.TBCTL.bit.CLKDIV = TB_DIV1; EPwm4Regs.TBPRD = 1000; // Set timer period EPwm4Regs.CMPA.half.CMPA = 1000; // Set Compare A value EPwm4Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = TB_COUNT_UPDOWN; // Symmetrical mode EPwm4Regs.AQCTLA.bit.CAU = AQ_SET; EPwm4Regs.AQCTLA.bit.CAD = AQ_CLEAR; EPwm4Regs.TBCTR = 0x0000; // Clear counter ////////////////////////////////////////////////// // Setup EPWM5 (ADC timer -‐ 150kHz) // ////////////////////////////////////////////////// EPwm5Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV = TB_DIV1; // Clock ratio to SYSCLKOUT: TBCLK = SYSCLKOUT / (HSPCLKDIV × CLKDIV) EPwm5Regs.TBCTL.bit.CLKDIV = TB_DIV1; EPwm5Regs.TBPRD = 399; // Set timer period EPwm5Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = TB_COUNT_UP; // Count up EPwm5Regs.TBCTR = 0x0000; // Clear counter EPwm5Regs.ETSEL.bit.SOCASEL = ET_CTR_ZERO; // Select ADCSOCA on Zero event EPwm5Regs.ETPS.bit.SOCAPRD = ET_1ST; // Generate ADCSOCA on 1st event EPwm5Regs.ETSEL.bit.SOCAEN = 1; // Enable ADCSOCA ////////////////////////////////////////////////// // Setup EPWM6 (CH3 -‐ 30kHz) //
40
////////////////////////////////////////////////// EPwm6Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV = TB_DIV1; // Clock ratio to SYSCLKOUT: TBCLK = SYSCLKOUT / (HSPCLKDIV × CLKDIV) EPwm6Regs.TBCTL.bit.CLKDIV = TB_DIV1; EPwm6Regs.TBPRD = 1000; // Set timer period EPwm6Regs.CMPA.half.CMPA = 1000; // Set Compare A value EPwm6Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = TB_COUNT_UPDOWN; // Symmetrical mode EPwm6Regs.AQCTLA.bit.CAU = AQ_SET; EPwm6Regs.AQCTLA.bit.CAD = AQ_CLEAR; EPwm6Regs.TBCTR = 0x0000; // Clear counter EPwm6Regs.DBCTL.bit.POLSEL = DB_ACTV_LOC; // Active low complementary EPwm6Regs.DBCTL.bit.OUT_MODE = DB_FULL_ENABLE; EPwm6Regs.DBRED = 6; // Rising edge delay (0.1us) EPwm6Regs.DBFED = 6; // Falling edge delay (0.1us) SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC = 1; // Start all counters EDIS; } void ADCInit() { EALLOW; // ADC AdcRegs.ADCCTL1.bit.ADCBGPWD = 1; // Power ADC BG AdcRegs.ADCCTL1.bit.ADCREFPWD = 1; // Power reference AdcRegs.ADCCTL1.bit.ADCPWDN = 1; // Power ADC AdcRegs.ADCCTL1.bit.ADCENABLE = 1; // Enable ADC AdcRegs.ADCCTL1.bit.ADCREFSEL = 0; // Select interal BG DELAY_US(1000L); AdcRegs.ADCSOC0CTL.bit.CHSEL = 0; // Set SOC0 channel select to ADCINA0 -‐ Current1 AdcRegs.ADCSOC1CTL.bit.CHSEL = 1; // Set SOC1 channel select to ADCINA1 -‐ Current2 AdcRegs.ADCSOC2CTL.bit.CHSEL = 2; // Set SOC2 channel select to ADCINA2 -‐ Current3 AdcRegs.ADCSOC3CTL.bit.CHSEL = 3; // Set SOC3 channel select to ADCINA3 -‐ CurrentBat AdcRegs.ADCSOC4CTL.bit.CHSEL = 4; // Set SOC4 channel select to ADCINA4 -‐ VBat AdcRegs.ADCSOC5CTL.bit.CHSEL = 5; // Set SOC5 channel select to ADCINA5 -‐ VDCBus AdcRegs.ADCSOC0CTL.bit.ACQPS = 6; // Set SOC0 conversion time to 20 ADCCLK AdcRegs.ADCSOC1CTL.bit.ACQPS = 6; // Set SOC1 conversion time to 20 ADCCLK AdcRegs.ADCSOC2CTL.bit.ACQPS = 6; // Set SOC2 conversion time to 20 ADCCLK AdcRegs.ADCSOC3CTL.bit.ACQPS = 6; // Set SOC3 conversion time to 20 ADCCLK
41
AdcRegs.ADCSOC4CTL.bit.ACQPS = 6; // Set SOC4 conversion time to 20 ADCCLK AdcRegs.ADCSOC5CTL.bit.ACQPS = 6; // Set SOC5 conversion time to 20 ADCCLK AdcRegs.ADCSOC0CTL.bit.TRIGSEL = 0x0D; // ePWM5 will trigger SOC0 AdcRegs.ADCSOC1CTL.bit.TRIGSEL = 0x0D; // ePWM5 will trigger SOC1 AdcRegs.ADCSOC2CTL.bit.TRIGSEL = 0x0D; // ePWM5 will trigger SOC2 AdcRegs.ADCSOC3CTL.bit.TRIGSEL = 0x0D; // ePWM5 will trigger SOC3 AdcRegs.ADCSOC4CTL.bit.TRIGSEL = 0x0D; // ePWM5 will trigger SOC4 AdcRegs.ADCSOC5CTL.bit.TRIGSEL = 0x0D; // ePWM5 will trigger SOC5 AdcRegs.INTSEL1N2.bit.INT1SEL = 5; // Connect ADCINT1 to EOC5 AdcRegs.INTSEL1N2.bit.INT1CONT = 1; // ADCINT1 does not need to be cleared AdcRegs.INTSEL1N2.bit.INT1E = 1; // Enable ADCINT1 AdcRegs.ADCCTL1.bit.INTPULSEPOS = 1; // Late interrupt generation EDIS; } void CLAInit() { EALLOW; MemCopy(&Cla1funcsLoadStart, &Cla1funcsLoadEnd, &Cla1funcsRunStart); Cla1Regs.MVECT1 = (Uint16) (&Cla1Task1 -‐ &Cla1Prog_Start)*sizeof(Uint32); Cla1Regs.MVECT2 = (Uint16) (&Cla1Task2 -‐ &Cla1Prog_Start)*sizeof(Uint32); Cla1Regs.MVECT8 = (Uint16) (&Cla1Task8 -‐ &Cla1Prog_Start)*sizeof(Uint32); Cla1Regs.MMEMCFG.bit.PROGE = 1; // Map CLA program memory to the CLA Cla1Regs.MMEMCFG.bit.RAM1E = 1; // Map CLA data memory to the CLA Cla1Regs.MPISRCSEL1.bit.PERINT1SEL = 0; // ADCINT1 triggers Task1 Cla1Regs.MPISRCSEL1.bit.PERINT2SEL = 1; // Software source Cla1Regs.MPISRCSEL1.bit.PERINT8SEL = 1; // Software source Cla1Regs.MCTL.bit.IACKE = 1; // Enable IACK to start tasks via software Cla1Regs.MIER.bit.INT1 = 1; // Enable Task 1 Cla1Regs.MIER.bit.INT2 = 1; // Enable Task 2 Cla1Regs.MIER.bit.INT8 = 1; // Enable Task 8 EDIS; } CLAShared.h #ifndef CLA_SHARED_H #define CLA_SHARED_H #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif #include "Device.h" ////////////////////////////////////////////////// // Global parameters //
42
////////////////////////////////////////////////// extern float32 ADCFilter_coefs[2]; extern Uint16 DCBooster_enable; extern float32 DCBooster_target; extern float32 DCBooster_pgain; extern float32 DCBooster_igain; extern Uint16 Regeneration_enable; extern float32 Regeneration_minvoltage; extern float32 Regeneration_maxcurrent; extern float32 Regeneration_pgain; extern Uint16 Brake_enable; extern float32 Brake_voltage; ////////////////////////////////////////////////// // CLA variables // ////////////////////////////////////////////////// extern Uint16 CLA_state; extern float32 ADC0_filtered; extern float32 ADC1_filtered; extern float32 ADC2_filtered; extern float32 ADC3_filtered; extern float32 ADC4_filtered; extern float32 ADC5_filtered; extern float32 DCBooster_istate; extern Uint16 Power_backflow; // The following are symbols defined in the CLA assembly code // Including them in the shared header file makes them // .global and the main CPU can make use of them. extern Uint32 Cla1Prog_Start; extern Uint32 Cla1Task1; extern Uint32 Cla1Task2; extern Uint32 Cla1Task3; extern Uint32 Cla1Task4; extern Uint32 Cla1Task5; extern Uint32 Cla1Task6; extern Uint32 Cla1Task7; extern Uint32 Cla1Task8; extern Uint32 Cla1T1End; extern Uint32 Cla1T2End; extern Uint32 Cla1T3End; extern Uint32 Cla1T4End; extern Uint32 Cla1T5End; extern Uint32 Cla1T6End; extern Uint32 Cla1T7End; extern Uint32 Cla1T8End; #ifdef __cplusplus } #endif /* extern "C" */ #endif // end of CLA_SHARED definition
43
