动态风机模拟系统软件设计

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本软件设计采用模块化编程的思想，其中包括A／D风速采样转换模块、串口通信模块、速度检测模块、加速度计算模块、转子位置确定、利用IQMATH库函数计算生成了风剪、塔影效应转矩修正模块、惯量补偿修正模块、动态转矩计算模块等子模块。最终调用这些子模块构成主程序及其它子程序，其中嵌套设计的核心部件是TMS320F2812 DSP芯片，编程语言为C语言。整个系统软件程序总体包括主程序和中断服务程序两个部分，主程序完成系统初始化。中断服务程序主要完成风速信息的采集，转速、加速度信号的计算及其原动机转子位置的确定，与PC机之间的SCI串行通信，实现动态石家庄风机厂模拟程序的动态转矩PWM占空比方式输出。
主程序设计主程序主要是对整个系统软件进行整体性构建，只执行一次，主要完成系统时钟的设置，DSP芯片内部一些专用寄存器的定义及初始化，集成外设控制寄存器工作方式的选择，变量的自定义说明，最后对中断程序进行设置并开启中断。在执行完主程序的上述功能后，程序将处于等待状态，等待中断请求，进入中断，完成各种运算，并最终发出PWM脉冲信号。程序从中断程序中出来以后，仍然在进入中断之前的位置等待下一次中断。系统执行完主程序以后，就开始等待中断服务程序。在收到中断请求时，程序转入中断服务程序，执行相关指令。
在中断服务程序结束后，程序又回到进入中断程序之前的主程序位置，继续等待下一次中断请求。中断服务程序包括风速信息的采样、转速计算、加速度计算、转子角度位置确定、风剪、塔影效应转矩修正模块、惯量补偿修正模块、动态转矩计算模块等。各种过压保护、过流保护等程序均未考虑，直接利用TD3000自身所带保护程序。与DSP2407的汇编编程不同，C语言编程中，在进入中断服务程序后，无需人为编程进行现场保存的操作，程序自身完成。虽然本文所采用中断程序中断周期约为500us，由于石家庄风机厂模拟器是一个机电系统，发电机的转矩响应得有一个时间，机组转速变化也得有个时间。
故本文设计经历l oZR中断才进行一次占空比控制的PWM转矩信号输出，石家庄风机厂模拟器转矩输出周期大约为5ms。石家庄风机厂模拟器软件设计采用模块化编程，其中系统转速、加速度及其转子位置的计算，对于动态石家庄风机厂模拟程序至关重要，故有必要对转子速度、位置的计算程序模块予以简单说明。转速与转子角度的计算采用M／T测速法，该测速方法可以保证系统转速从几转／分钟到同步转速较大范围的准确性。转子速度、加速度的得出，将有利于大惯量补偿的正常进行；转子位置的确定，为风剪、塔影效应提供石家庄风机厂桨叶角度参考。