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基于DSP+μC／OS-Ⅱ的励磁系统的研究

• 5 系统软件

  为了将μC／OS-Ⅱ实时操作系统应用于系统，必须先移植操作系统到数字信号处理器中，移植工作主要有以下几个部分：

  (1)在OS-CPU.H中，定义数据类型，开关中断函数已屏蔽编译器和处理器；定义堆栈的增长方向；定义任务切换函数。

  (2)在OS-CPU.C中，用C嵌入汇编编写以下几个函数：OStaskstkInit()，OSCtxSw()，OSStartHighRdy()，OSIntCtxSw()，OSTicksr()，OSTaskCreateHook()，OSTaskSwHook()，OSTaskDelHook()，OSTaskstatHook()，OSTimeTickHook()。任务的全部信息保存在响应的任务块和堆栈中，因此任务的切换要处理任务控制块和堆栈。涉及输出电感器任务控制块的工作是：保存被切换任务的堆一体电感器栈指针到当前任务块；将当前任务控制块指向最高任务控制块；取出当前任务块存储的堆栈地址。

  按系统所要求实现的功能，将整个系统划分为几个并行存在的任务层。占先式操作系统对任务的调度是按优先权的高低进行，系统的几个任务按其优先级从高到低顺序排列是：保护任务、系统监视任务、按键查询任务、数据滤波运算处理任务、状态信息显示任务、投励灭磁任务。系统监视任务是用来监视系统运行状态的任务，其优先权的设置是按照整个系统运行的时序来确定，对系统安全运行较重要和实时性要求较严格的任务设较高优先级。

  中断服务程序设计：软件中设置4种中断；外部中断、定时器1周期中断、定时器1溢出中断，功率驱动保护PDPINTA。当电源模块或系统发生故障，通过硬件电路产生外部中断，同时将驱动脉冲封锁。在外部中断程序中设置一个故障标志送入监视任务与显示任务。周期中断服务程序和下溢中断服务程序用于产生驱动信号和闭环PID控制，周期中断触发A／D转换。下溢中断服务程模压电感序对采样值进行采样，并送到计算任务中进行各种数字滤波及计算。系统退出中断时、内核将重新进行任务调度。中断服务程序的流程图如图6所示。

  6 实验结果

  完成系统设计后在实验室研制了1台22 kW励磁系统，主开关器件工作在ZVZCS条件下，开关频率为20 kHz。开关变压器的匝数比N=40：9，Lk=13.6μH，Ce=2.2／μF；VQ1，VQ2，VQ3，VQ4为仙童公司G40N150D，输出整流管和滞后臂串联二极管电感生产厂家均选用IXYS公司的DSEI2X61-12；C1，C2为1.6 kV／2 000 pF无感电容，隔直电容为2 μF极品无感电容，VQC选用IXYS公司的MOSFET管IXTH10N100，以下为主要实测波形图。图7(a)为变压器初级电压波形，图7(b)为变压器的初级电流波形。图8(a)为VQ1，VQ2的ZVS开关波形，图8(b)为VQ3，VQ4的ZCS开关波形。图9(a)启动时电压波形，图9(b)为稳态时电压波形。实验样机在各种负载情况下的效率较高，满载时效率η=93.6％。

  7 结 语

  实验结果表明，基于DSP+μC／OS-Ⅱ的励磁系统的嵌入式系统设计，成功解决了一系列在单任务环境下难以解工字电感器决的问题，采用次级带有源箝位开关的全桥移相变换电路作为主电路，能使开关管实现零电压开关和零电流开关；整个系统效率满足励磁性能的要求，优于励磁系统国标性能要求。
  

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