基于單片機的高性能三相變頻電源

1引 言　　

變頻電源是一種電源變換設備，因具有輸出波形純正、輸出電壓穩(wěn)定、輸出頻率和輸出電壓可調等優(yōu)點。其良好的性能，在傳感、儀器儀表、工業(yè)控制等領域有廣泛應用。本文主要介紹利用spmc75f2413a和ipm（ps21865a）實現(xiàn)高性能三相變頻電源的開發(fā)。

2芯片特性簡介　　

spmc752413a是μ’nsp™系列產品的一個新成員，是凌陽科技新推出的專用于變頻驅動的16位微控制器。其擁有性能出色定時器和pwm信號發(fā)生器組?！　?br>
spmc75f2413a在4.5v~5.5v工作電壓范圍內的工作速度范圍為0~24mhz，擁有2k字sram和32k字閃存rom；最多64個可編程的 多功能i/o端口；5個通用16位定時器/計數(shù)器（其中有二個電機驅動專用pwm波形發(fā)生器，二個位置偵測接口定時器），且每個定時器均有pwm發(fā)生的事件捕獲功能；2個專用于定時可編程周期定時器；可編程看門狗；低電壓復位/監(jiān)測功能；8通道10位模-數(shù)轉換。在這些硬件外設的支持下spmc75f2413a可以方便實現(xiàn)各種變頻系統(tǒng)。spmc75f2413a的特性如下：

點擊看原圖
3 系統(tǒng)總體方案介紹

本高性能三相變頻電源系統(tǒng)主要由凌陽16位單片機spmc75f2413a、三凌的ipm功率模組芯片ps21865a組成，系統(tǒng)框圖如圖 3-1。
圖 3-1系統(tǒng)框圖

這個系統(tǒng)的功能：

(1) 系統(tǒng)運行參數(shù)可調化，以適應不同應用的需要調整系統(tǒng)的輸出頻率和輸出電壓；

(2) 擁有實時的信息和狀態(tài)顯示，主要用于當前系統(tǒng)的狀態(tài)信息顯示和人機接口的一部分；

(3) 帶有系統(tǒng)參數(shù)設置和控制用的鍵盤；

(4) 完備的系統(tǒng)保護功能，在系統(tǒng)異常時保護系統(tǒng)不受損壞；

系統(tǒng)工作流程：

spmc75f2413a接收根據設置來自鍵盤或是通信接口的控制信息產生相應的spwm驅動信號，信號經ps21865a功率變換后、輸出濾波和輸出變壓器后輸出。同時spmc75f2413a會隨時監(jiān)視系統(tǒng)的運行，保證輸出正常，一旦出現(xiàn)異常便會立即保護，同時報警，以提醒用戶進行處理。

4系統(tǒng)硬件設計

整個系統(tǒng)的核心電路是波形合成電路，其結構和性能決定了整個系統(tǒng)的性能。本系統(tǒng)的波形合成電路使用spmc75f2413a、功率模組ps21865a、輸出變壓器和輸出濾波電路幾部分組成。其中ps21865a內部是一個三相的功率橋和相應驅動電路，用于實現(xiàn)svpwm信號的功率放大功能；輸出變壓器和輸出濾波電路則主要用于將ps21865a輸出功率svpwm信號變換為正弦輸出，并濾除其高次諧波，保證輸出波形的純正；而spmc75f2413a 單片機的主要作用則是：1. 產生驅動變頻電源所需的svpwm信號。2. 完成人機交互，方便用戶對系統(tǒng)的控制。3. 處理相關的異常信息，確保系統(tǒng)的安全可靠。 spmc75f2413a產生的三相互補的svpwm信號經由芯片的iob0~5輸出，控制ps21865a的三相全橋電路，信號經功率合成、低通濾波和三相輸出變壓器后輸出給負載。同時，系統(tǒng)的工作電流和輸出電壓均會反饋給spmc75f2413a，供給系統(tǒng)控制使用。spmc75f2413a的iob6和iob7是錯誤偵測和過載保護輸入端，通過對其傳回信號的檢測，一旦ps21865a出現(xiàn)工作異常（如過壓、欠壓、過流、過熱）和系統(tǒng)過載，驅動硬件會立即禁止ps21865a工作，同時申請中斷，請求cpu處理。

由于其它模塊屬于通常的一些模塊，此處不再詳述。整個系統(tǒng)的結構還請參考 圖 3-1。

5系統(tǒng)軟件設計

整個系統(tǒng)軟件分為三部分：1.核心的波形發(fā)生器，這部分主要是svpwm信號發(fā)生器，和一些相關的驅動服務程序；2. 系統(tǒng)控制程序；3. 人機接口界面程序；該系統(tǒng)核心的波形發(fā)生器部分的結構如圖 5-1。在這里根據本系統(tǒng)的特點使用化簡的svpwm信號發(fā)生器結構。這部分結構（除pwm發(fā)生模塊）將在pwm的周期中斷中用軟件實現(xiàn)。這里的調制系數(shù)計算和乘法器主要是為實現(xiàn)波形的幅度控制和電源波動補嘗用的。
欲知詳情，請下載word文檔 下載文檔