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單片機在空調逆變器中的運用

作者: 時間:2011-11-30 來源:網(wǎng)絡 收藏

0 引言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/172396.htm

  隨著國內經濟的飛速發(fā)展,車、豪華車也進入了新的發(fā)展階段。是一種新型高效無污染“綠色”能源,其應用前景非常廣闊。

  SPWM技術是中主要的控制技術,要生成SPWM脈沖常采用兩種方法:一是由模擬電路生成;二是由等數(shù)字電路生成。前者電路復雜,抗干擾性能差,有溫漂現(xiàn)象,系統(tǒng)可靠性和一致性低;數(shù)字方法則利用計算機實時計算,這樣系統(tǒng)一致性很高,沒用溫漂現(xiàn)象,同時調試工作量大大降低。INTEL公司推出的16位微處理器N87C196MC/MD是專為電機拖動設置的低成本芯片,片內集成了一個3相波形發(fā)生器WFG(Wave Form Generator),這一外設裝置大大簡化了產生SPWM波形的控制軟件和外部硬件,完成整套控制電路十分簡潔。

  1 N87C1 96MC片內波形發(fā)生器簡介

  1.1 WFG的功能特點

  N87C196MC片內WFG有3個同步的PWM模塊,每個模塊包含一個相位比較寄存器、一個無信號時間發(fā)生器和一對可編程的輸出,即WFG可產生獨立的3對6個PWM波形,它們有共同的載波頻率、無信號時間和操作模式。一旦工作以后,WFG只要求在改變PWM的占空比時對WG COMPX寄存器改變賦值即可。

  WFG產生SPWM波形是在下列專用寄存器的控制下完成的。

  a.雙向計數(shù)寄存器WG COUNT。16位雙向計數(shù)器是3對輸出信號的時基發(fā)生器。它的時鐘頻率是振蕩頻率處于2,每個狀態(tài)周期WG COUNT改變一個計數(shù)值。用戶可對WG RELOAD寄存器進行寫操作,而它的值周期地裝入到計數(shù)器中。

  b.重裝載寄存器WG RELOAD。該寄存器實際包含一對1 6位寄存器,當讀或寫該寄存器時,訪問的是WG RELOAD寄存器。寫到WG_RELOAD的值,被周期地(取決于操作方式)裝入到第二個寄存器。這后一個寄存器叫做計數(shù)器比較寄存器,它是WG_COUNT實際與之比較的時間寄存器。

  c.相位比較寄存器WG_COMPx。共有3個(X=1,2,3)可讀寫的16位相位比較緩沖器。每一個相位比較緩沖器有一個關聯(lián)的比較寄存器,它的值與每次計數(shù)后的WG_COUNT相比較。這些寄存器不能直接被用戶訪問。

  d.控制寄存器WG_CON。WG_CON是一個16位寄存器。可控制計數(shù)方式及產生3個10位無信號時間(deadtime)。利用無信號時間重裝載寄存器可以隨時改變無信號時間。

  e.輸出控制緩沖寄存器WG_OUT。可用于選擇輸出引腳的輸出信號方式。可對每個引腳獨立定義有效狀態(tài)。

  1.2 WFG的基本工作原理

  a.從功能上,WFG可分為3部分:時基發(fā)生器、相位驅動通道和控制電路。

  (1)時基發(fā)生器為PWM建立載波周期。該周期值取決于WG_RELOAD的值;

  (2)相位驅動通道決定PWM波形的占空比,共有3個獨立的相位驅動通道,每一個通道有一對可編程輸出,每個相位驅動器包含一個可編程的無信號時間發(fā)生器;

  (3)控制電路包含一些用來確定工作模式和其它配置信息的寄存器。

  b.時基發(fā)生器WG_COUNT有4種工作方式。當選通波形發(fā)生器工作時,根據(jù)所選擇的工作方式,作為時基發(fā)生器的WG_COUNT連續(xù)向上計數(shù)或向上/向下計數(shù),每次計數(shù)時,WG_COUNT內容與計數(shù)比較寄存器WG_RELOAD的值作比較,當二者匹配時,按所選擇的工作方式產生相應操作。

  我們一般選擇第0種工作模式,中心對準PWM方式:

  載波周期Tc=(4×WG RELOAD)/Fxtal(μ s)

  不考慮無信號時間,輸出有效的時間Toutput=(4×WG_COMPx)/Fxtal(μ s)。

  不考慮無信號時間,占空比=(WG COMPx/WG RELOAD)×100%。

  其中Fxtal為XTAL1引腳上晶振頻率,MHz;WG COMPx為16位值,等于或小于WG_RELOAD,如果大于WG_RELOAD的值輸出占空比為1。

  由上式可知,WG COMPX值的變化,改變了PWM波的占空比。而SPWM波形的產生正是由正弦規(guī)律的數(shù)據(jù)值經計算后賦給WG COMPX的,每一次中斷都賦給WG COMPX一個隨正弦規(guī)律變化的值,從而產生一系列脈寬不等的SPWM波。

  c.WFG的中斷。與波形發(fā)生器有關的中斷有2種:WFG中斷和EXTINT中斷。WFG中斷在重裝載WG COUNT時產生。方式0在WG_COUNT=WG_RELOAD時產生一次WFG中斷,每次中斷都產生一個正弦規(guī)律的脈沖波,從而形成SPWM波。

  EXTINT中斷由保護電路產生??删幊淘O置產生中斷的方式是邊沿觸發(fā)或電平觸發(fā),當控制系統(tǒng)檢測到過流信號,單片機自動封鎖SPWM波形,從而關斷IGBT, 來保護電力電子開關器件。

2 空調主回路

  空調逆變電源主要由下列幾個部分組成:

  2.1 主電路

  它的形式為DC/AC逆變電路。輸入電壓為DC600V,經輸入接觸器、預充電電路、支撐電容供給逆變器。主開關器件選用德國SIEMENS公司的2單元IGBT模塊,加上輸出濾波電路構成空調逆變器。輸出用隔離變壓器得到三相四線電。


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