3 軟件設計

　　在系統的軟件設計中根據UI 要求細分馬達的工作狀態，按馬達的工作狀態來劃分可存在5 個工作狀態，它們分別是：停止(Stop)、定位(Initposition、也稱直流勵磁)、強制運轉(Force)、強制→穩定轉換(Change_up)、穩定(Steady_A)。

　　如圖 4.

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　　圖4 馬達控制狀態轉換。

　　1、停止(Stop)狀態：在該狀態下馬達停止運行，無相電流。

　　2、定位(Initposition)狀態： 在該狀態下電流流經馬達線圈使鐵芯處產生了磁通量，將轉子的位置固定于0 點附近。該位置一旦確定完成后，馬達自動進入下一狀態。

　　3、強制運轉(Force)狀態： 轉子開始啟動并加速。該狀態下馬達還未處于矢量控制反饋下，而是人為的強制加入旋轉磁場、馬達的轉子受磁力的影響，跟隨該旋轉磁場進行物理旋轉。當旋轉的角速度值達到最低頻率時，馬達進入下一狀態。

　　4、強制→穩定的切換(Change_up)狀態：馬達進行從強制運轉切換至穩定狀態的處理。當馬達轉子加速后進入穩定的轉速后，進入下一狀態。

　　5、穩定(Steady_A)狀態：按照轉子的位置和馬達目標速度進行驅動。

　　寄存器配置

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　　圖 5 VE、PMD、ADC 的工作時序。

　　如圖5,啟動馬達前我們需要分別對ADC、VE、PMD 模塊的寄存器進行配置。在ADC 中，需要配置采樣通道、ADC 采樣時鐘、采樣完成后通知VE 響應中斷。為了同步PMD 模塊的PWM 信號，我們需要配置ADC 采樣允許PMD 同步觸發轉換。這里需要注意的是VE 將空間矢量劃分為6 個60°的扇區，分別對應ADC 的不同采樣通道，由于我們使用的是3 電阻的采樣方式，因此需要配置觸發來執行輸出。根據VE 觸發器的生成任務將VE 扇區信息(VESECTORn)自動傳送給PMD 程序的觸發輸出選擇寄存器(VETRGSELn)。

　　在PMD 中模塊設定中，由于包含了脈寬調制電路、PWM 控制電路、保護控制電路、死區控制電路，因此相應的軟件需要配置PWM 周期及占空比、PWM模式(三角波或鋸齒波)、PWM 輸出方式、關斷模式、死區時間、輸出端口極性(High/Low 有效)、保護控制(EMG、OVV)。

　　在VE 的設定中，需要配置任務調度、d 軸電流環的PI 積分系數和比例系數、q 軸電流環的PI 積分系數和比列系數。

　　當初始化設置完成后啟動VE,使VE、ADC 和PMD 三方協作工作。每當VE的輸入調度完成后，將會產生一次VE中斷，通過對中斷的響應刷新任務調度器即可實現電機的控制。

　　4 總結

　　基于東芝TX03 系列的變頻方案最大的特點是VE 矢量引擎的硬件化，減少了大量的軟件算法及計算運算時間，極大的提高了處理器的執行能力，在滿足電機控制的同時并富有大量的運算結余可以用于其它需求。

　　在電機磁場控制(FOC)硬件化后，也同樣提高了控制系統的穩定、可靠性。

　　同時由于矢量控制引擎(VE)的模塊化結構，也使得用戶可以自由選擇使用或不使用其部分運算模塊的功能，使繁瑣的電機控制器系統變成通過軟件配置靈活的管理任務調度器實現電機磁場控制，極大的縮短了產品設計周期，加速產品上市時間。