DSP在电气工程中的应用

chunyang

大家对这个有兴趣不

kelee

晕，进来就发现上当了。

鸡虱门子

dsp技术在电气工程中应用应该来说是一个潮流，但是作为精密电子仪器在这个充满干扰的场合应用是一个目前比较难以实现的课题，所以大部分还是选择相对比较稳定的单片机和plc应用为主，但是有一点可以肯定将来在技术问题解决之后将有不可替代的优越性，主要表现在大量的数据计算，尤其是训练神经网络上面。
贴一个相关的论文连接：
http://www.hdhlong.com/welcom.htm

鸡虱门子

保护、控制、测量、数据通信一体化
　　在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。
　　目前，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资，而且使二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网络的传输介质，还可免除电磁干扰。现在光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)已在研究试验阶段，将来必然在电力系统中得到应用。在采用OTA和OTV的情况下，保护装置应放在距OTA和OTV最近的地方，亦即应放在被保护设备附近。OTA和OTV的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后，一方面用作保护的计算判断；另一方面作为测量量，通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置，由此一体化装置执行断路器的操作。1992年天津大学提出了保护、控制、测量、通信一体化问题，并研制了以TMS320C25数字信号处理器(DSP)为基础的一个保护、控制、测量、数据通信一体化装置

chunyang

DSP在电气工程中的应用主要在继电保护方面,现在很多保护的芯片都是用TI32位的dsp,它具有速度快的优势.
   当然在电机控制中也在慢慢地应用,但由于价格等方面的缘故,应用还是比较少一点
   现在TI公司电气方面dsp主要是C2000系列,其中2407比较典型,下面是它的应用方向
   电机控制
   工业控制
   现场信号采集与处理等
生产DSP的公司有:TI,lucent,motororla,ADI

chunyang

2楼的,说一说华龙,可以不

鸡虱门子

www.hdhlong.com
公司要求挺高的
大部分人都是在读硕士或者博士研究生
主要以电力行业的应用软件开发为主。
开发平台位vb或者pb，
目前在招delphi和vc的开发人员
有兴趣可以去面试

chunyang

姚建刚先生,华龙的BOSS  江月春语
    他手下的研究生都发工资

chunyang

DSP 侧重于数据流处理，而MCU(如X86，ARM)侧重于事件处理。数据流需要
实时处理，所以DSP 子系统通常是实时系统。实时系统需要实时调试，但一般的DSP 仿真器是不支持实时调试。

chunyang

DSP是数字信号处理的简称。它主要针对的领域是数字信号处理，包括语音，图象的信号
处理（信源编解码），有线及无线传输的信号产生和恢复（信道编解码），机电控制等
领域。这一类的应用通常都需要进行很多诸如相关，卷积，滤波等的计算，另外还有FF
T和DCT的计算等。针对这样的应用，DSP一般不象通用的CPU那样用DRAM作为主存储器，
而是用SRAM作为主存储器，这样可以提高访问的速度，但是在存储容量上带来了一定的
限制。一般中低档的DSP片上的SRAM都在几十kB到一、二百kB的量级。大部分DSP采用Ha
rvard结构，即数据总线和程序总线分开，有些DSP还采用多条数据总线，增加了数据吞
吐量。因为象相关和滤波这一类计算需要进行两个矢量的乘累加，所以几乎所有的DSP都
提供在单个周期内进行一次乘累加的计算，同时取两个操作数的功能，另外提供没有额
外开销的单条指令重复或块重复指令。

chunyang

基于DSP的电机控制解决方案

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2001-12-30　  


　　现代电机控制的发展,一方面要求提高性能、降低损耗、减少成本，另一方面又不断地有技术指标及其苛刻的特殊应用的系统需求。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，以及控制理论的完善、仿真工具的日渐成熟，给电机控制行业带来了很多机遇和发展契机。

一、 概述

　　自70年代异步电机矢量变换控制方法提出，至今已获得了迅猛的发展。这种理论的主要思想是将异步电动机模拟成直流电动机，通过坐标变换的方法，分别控制励磁电流分量与转矩电流分量，从而获得与直流电动机一样良好的动态调速特性。因为这种方法采用了坐标变换，所以需要大量的数学运算，从而对处理器的运算速度、实时处理能力产生了较高的要求。

　　随着现有的工业电气传动、自动控制和家电领域对电机控制产品需求的增加，嵌入式控制的市场不断扩大。用户希望能在驱动系统中集成更多的功能，达到更高的性能。然而许多设备试图使用8位或是16位的微处理器实现电机的闭环控制，它的内部体系结构和计算功能阻碍了这一点的实现。例如，在很多领域（如工业、家电和汽车），用户希望能提高效率、去掉霍尔效应传感器之类的电机传感器。这可以通过使用更为先进的电机控制理论、采用更为高效的控制算法来实现。但是这可能超出现有微处理器的计算能力。

　　如今流行的方法是使用高性能的数字信号处理器（DSP）来解决电机控制器不断增加的计算量和速度需求。将一系列外围设备如模数转换器（A/D）、脉宽调制发生器（PWM）和数字信号处理器（DSP）集成在一起，就获得一个即功能强大又非常经济的电机控制专用的DSP。

图1为AD公司DSP内核的结构示意图。



图 1 ADI DSP内核结构示意图

　　与单片机相比，DSP器件具有较高的集成度。DSP具有更快的CPU，更大容量的存储器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了模数转换器和采样保持电路，可提供PWM输出。AD公司DSP的鲜明特点为：其汇编指令集为仿C语言或代数语言格式，所有指令都能在一个机器周期内完成，并且通过并行处理技术，使一个机器周期内可完成多条指令。从图1可见，DSP采用改进的哈佛结构，具有独立的程序空间和数据空间，允许同时存取程序和数据。同时，程序空间和数据空间也有专门的通道可以进行数据交换，从而既避免了某一个空间的浪费，又为某些应用做好了准备。内置高速的硬件乘法器，增强的多级流水线，使DSP器件具有高速的数据运算能力。而单片机为复杂指令系统计算机（CISC），多数指令要2~3个指令周期来完成。单片机采用诺依曼结构，程序和数据在同一空间存取，同一时刻只能单独访问指令或数据。ALU只能作加法，乘法需要有软件来实现，因此占用较多的指令周期，也就是说速度比较慢。所以，结构上的差异使DSP器件比16位的单片机单指令执行时间快8~10倍，完成一次乘加运算快16~30倍。

二、简介

　　AD公司的电机控制专用DSP目前主推的有ADMC331，ADMC401 和ADMC328三个品种。这里以ADMC331为例，介绍一下其产品的特点。

图2为ADMC331的结构示意图。



图 2 ADMC331结构示意图

　　如前所述，电机控制专用DSP就是将DSP的内核与电机控制所需的外围电路集成到一起。ADMC331是以运算速度为26MIPS的定点ADSP2171作为内核，集成了存储器，串行通讯口，定时器，模拟量输入通道以及脉宽调制发生器等外围器件。它有字长为24位的程序空间只读存储器2K和程序空间随机存储器2K以及字长为16位的数据空间随机存储器1K。由于采用了ADSP2100系列的代码兼容的语言，程序的移植非常方便，这使得用户在原有基础上开发新产品时的周期大大加快，工作量大大减少。24位的数字输入输出端口，既可以由用户单独将每一位设置为输入或输出，也可以将其设置为中断。还具有7路模拟量的输入通道，用户不必在外围再设置模数转换器，从而降低成本，提高可靠性。

　　下面详细的介绍一下脉宽调制发生器的原理及工作方式。电机控制专用DSP的脉宽调试与传统的单片机查表的方式不同，依托强大的计算能力，DSP采用的是实时计算的方法。即在每一个载波周期的时间内计算出下一个载波周期的占空比，然后写入寄存器中，在下一个周期脉冲到来的时候，自动用寄存器的值来控制硬件实时产生PWM波。

PWM发生器的结构如图3所示。

　　从图中还可以看到有几个控制引脚。PWMPOL是用来控制六路的PWM输出是高电平有效还是低电平有效。PWMTRIP是硬件的保护电路，当这个引脚为低电平时，整个系统被无条件复位，从而起到保护作用。PWMSR是专为开关磁阻电机而设计的，整个系统中有这样一个模块，可以在PWMSR为低电平时将六路PWM输出按照开关磁阻电机的特殊要求而输出。此外，还有时钟输出的信号CLKOUT和PWM的同步信号PWMSYNC等等。



图 3 PWM发生器的结构示意图

　　主要几个寄存器的作用：PWMTM--PWM载波的周期（1/频率）

　　PWMDT--PWM开关的死区时间，即为了避免上下桥直通而人为设置的等待时间。

　　PWMPD--最小脉冲宽度，即为了功率器件的需要而人为的将小于一定宽度的脉冲过滤掉。以上寄存器均是在初始化的时候根据系统的需要而确定写入的。下面三个寄存器是在计算过程中不断的修改，从而产生连续变化的PWM波形。

　　PWMCHA，PWMCHB，PWMCHC--A，B，C通道的占空比。

　　此外，ADMC331还集成了两路8位的辅助PWM发生器以及看门狗电路。通过辅助PWM通道，可以实现如功率因数校正等应用。限于篇幅，这里就不一一例举其应用，有兴趣的读者可以到ADI的网址www.analog.com/motorcontrol下载详细的应用文档。

三、应用 典型应用如下所示，所有的计算工作都放在中断处理子程序中完成，这有点类似面向对象编程中的事件驱动的方式。

STARTUP: CALL INIT_PWM;

CALL Init_DAC; MAIN: {Wait for interrupt to occur } JUMP MAIN; RTS; {*******************************************************************}

{ Interrupt Service Routine for PWM block. } {*******************************************************************}

PWMSYNC_ISR: mr = 0x0;

mr1 = dm(Theta); {

Preload Theta } my0 = delta;

ar = DM(AD_IN);

mr = mr + ar*my0 (SS);

{Compute new angle & store } dm(Theta) = mr1;

DM(Vdq_ref )= ar;

{Set constant Vdq reference (AD_IN,0) } ar = pass 0;

DM(Vdq_ref+1)= ar;

Set_DAG_registers_for_transformations;

Forward_Park_angle(Vdq_ref,Valphabeta_ref,mr1);

SVM_Calc_Ontimes(Valphabeta_ref, OnTime_struct);

SVM_Calc_Dutycycles(OnTime_struct, Dutycycles_struct);

SVM_Update_DutyCycles(Dutycycles_struct);

RTI;

chunyang

能标准催生需求，Microchip出击电机控制市场
(2004-3-9)  来自：国际电子商情网  阅读546次




美国微芯科技公司(Microchip Technology)日前宣布启动在线电机控制设计中心，为方兴未艾的电子电机控制市场提供更多技术资源。  

节能要求催生电子电机控制市场  

据统计，尽管全球每年生产七十多亿台电机，但其中仅有约20%采用了电子控制。专家估计，仅在美国，就有超过50%的能源消耗在电机上。为符合日益严格的环保标准—如能源之星(Energy Star)、京都协议(Kyoto Summit)和美国能源部Part 430等—的要求，电机厂商纷纷寻求通过智能控制方法实现电机驱动，电子电机控制市场需求增长迅速。  

Microchip公司总裁兼首席执行官Steve Sanghi表示：“目前全球日生产电机二千多万台4，而环保条例对高效的要求又日益提升，因此市场对电子电机控制的需求十分明显。Microchip通过扩充电机控制设计中心的技术资源及工具，希望不断帮助设计人员轻松实现电机控制。”  

Microchip宣称，设计人员通过Microchip 的PIC 8位单片机和dsPIC 16位数字信号处理器进行变速控制，即可在家电、汽车、工业和消费市场的众多电机控制应用中，节能14%至30%。  

Microchip设计中心提供完整解决方案  

据介绍，Microchip电机控制设计中心提供各种设计流程图，帮助用户从选取电机控制类型开始，逐步解决设计过程中的各个问题，从而完成电机控制设计。中心还备有一张在线图表，按电机类型列出家电、汽车、工业和消费领域中的大量终端应用，并提供应用概况。  

电机控制设计中心还提供有关Microchip电机控制的所有应用笔记、参考设计及其它包括理论和实践内容在内的技术文档，帮助工程师更快、更高效地推出产品。  

此外，该中心还为工程师们提供了使用Microchip系列电机控制产品的综合指南，为电子电机控制应用提供全面的系统解决方案。这些电机包括步进电机、有刷直流电机(BDC)、交流感应电机(ACIM)、无刷直流电机(BLDC)和开关磁阻电机(SR)。  

除了上述在线资源外，Microchip还提供其它工具，如免费的全新电机控制图形用户界面软件，加上专为Microchip PIC 8位单片机而设的电机控制开发板及开发系统，可大大缩短开发时间。  

新型PICDEM MC就是上述开发板之一。它能配合Microchip PIC18FXX31单片机系列，支持ACIM和BLDC先进电机控制应用的开发。而全新的dsPIC30F电机控制开发系统则是一套完整的模块化开发工具和软件库，支持所有七款dsPIC30F电机控制数字信号处理器的设计。  

Microchip表示，这些工具和在线资源相结合，可帮助不同经验层次的设计人员利用Microchip的产品，轻松完成高性能电子电机控制设计。如Microchip的新型18引脚PIC16F716单片机，是设计诸如电动工具等低成本简单电机控制应用的合适选择。  

其它Microchip电机控制产品包括：8位PIC18FXX31系列，适合低成本的先进BLDC和ACIM电机控制应用；16位dsPIC30F DSC电机控制和功率转换系列，适用于精度更高、运行速度更快或无传感器控制的电机控制应用；PIC16F7X7 8位单片机系列，适合对使用感应电机的应用进行高效控制；以及全系列具有扩展温度范围的MOSFET驱动器、风扇管理器和模拟外设(如运算放大器和温度传感器等)。