电动机软起动和速度环程序实现

图8-7所示给出速度环程序框图。如前所述，起动阶段速度环每隔120ms被调用一次；起动后若运行在基速以下，每隔30ms被调用一次，若运行在基速以上，每隔12ms被调用一次。

速度环首先计算实际转速，然后判断电动机是否已经起动。将电动机转速低于50r/min作为起动阶段，这时旋转电动势小，斩波占空比不能一次加大。为加快起动过程，起动阶段速度偏差不作PI调节运算，而是采取软件定时器T₁中断服务程序中逐步加大斩波占空比的方法实现软起动功能。

图8-7 速度环程序框图

电动机起动后，速度环每调用一次，都要进行一次速度偏差PI运算，然后刷新控制参数。由于电压PWM方式运行下的SRD和APC方式运行下的SRD结构不同，因此两种方式下的PI调节器参数亦不同，应分别整定。两种控制方式的平稳切换非常重要，但不易实现，因此需要合理设计并反复调试程序。当给定速度在基速以下但接近基速时，实际速度可能会因超调超出基速，这时若切换为APC方式，就会导致系统振荡。为此，当实际转速超出基速时，还要判断给定速度是否大于基速，若否，则不切换为APC方式。

电压PWM方式采取定频调宽方式。如图5-12所示，斩波周期T_W是固定的，则占空比为

一般来说，斩波周期T_W受电动机工作平稳性和GTR开关特性限制。T_W越小，电流脉动越小，有利于提高系统的动态性能。但过小的T_W对动态性能进一步的改善作用并不显著，但会增加系统输出处理时间，增加GTR的开关损耗；另外，对采用软件定时器T₁、T₂中断生成PWM信号而言，过小的T_W难以保证程序正确运行，综合考虑并经系统运行调试，T_W确定为1.6ms。这样，电压PWM方式下控制参数可按下式刷新：(www.xing528.com)

HTIME_k=HTIME_k-1+ΔU_k （8-6）

式中，下标k表示与第k次速度环处理周期对应的控制参数，ΔU_k（=U_k-U_k-1）为增量型PI控制算式在第k次处理周期的输出。

APC方式下的可控参数为起始开通角θ_on和关断角θ_off。如前所述，为简化控制，采取θ_off固定，调节θ_on的方法。若θ_off过小，相电流过早为零，出力小；若θ_off过大，续流大，持续时间长，易产生较大的制动转矩，加剧定子振动，所以θ_off必有一最佳的角度，实验表明，20°～26°是θ_off的优选范围，经调试，θ_off的设计值确定为22°。

如图8-6所示，APC方式是在HSI中断服务程序中通过给HSO-TIME寄存器装载θ_on、θ_off所对应的时间值t_on、t_off实现的。在速度环中，起始开通角对应的t_on按下式刷新：

因每转过一步进角，HSI均要产生一次中断，因此，通过相邻两次HSI触发时间间隔Δt可求得θ_off=22°所对应的时间为：t_off=Δt×22/15。

速度环中偏差的PI算法是影响系统动、静态性能指标的关键，将在8.4.5节中论述。