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SPWM技术是空调逆变器中主要的控制技术,要生成SPWM脉冲常采用两种方法:一是由模拟电路生成;二是由单片机等数字电路生成。前者电路复杂,抗干扰性能差,有温漂现象,系统可靠性和一致性低;数字方法则利用计算机实时计算,这样系统一致性很高,没用温漂现象,同时调试工作量大大降低。INTEL公司推出的16位微处理器N87C196MC/MD是专为电机拖动设置的低成本单片机芯片,片内集成了一个3相波形发生器WFG(Wave Form Generator),这一外设装置大大简化了产生SPWM波形的控制软件和外部硬件,完成整套控制电路十分简洁。
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N87C196系列单片机在空调逆变器中的运用系列单片机在空调逆变器中的运用
SPWM技术是空调逆变器中主要的控制技术,要生成SPWM脉冲常采用两种方法:一是由模拟电路生成;二是由单片机等数字
电路生成。前者电路复杂,抗干扰性能差,有温漂现象,系统可靠性和一致性低;数字方法则利用计算机实时计算,这样系统
一致性很高,没用温漂现象,同时调试工作量大大降低。INTEL公司推出的16位微处理器N87C196MC/MD是专为电机拖动设
置的低成本单片机芯片,片内集成了一个3相波形发生器WFG(Wave Form Generator),这一外设装置大大简化了产生SPWM波
形的控制软件和外部硬件,完成整套控制电路十分简洁。
0 引言引言
随着国内经济的飞速发展,空调车、豪华车也进入了新的发展阶段。
SPWM技术是空调逆变器中主要的控制技术,要生成SPWM脉冲常采用两种方法:一是由模拟电路生成;二是由
1 N87C196MC片内波形发生器简介片内波形发生器简介
1..1 WFG的功能特点的功能特点
N87C196MC 片内WFG有3个同步的PWM模块,每个模块包含一个相位比较寄存器、一个无信号时间发生器和一对可编程的输出,即WFG
可产生独立的3对6个PWM波形,它们有共同的载波频率、无信号时间和操作模式。一旦工作以后,WFG只要求单片机在改变PWM的占空比时
对WG COMPX寄存器改变赋值即可。
WFG产生SPWM波形是在下列专用寄存器的控制下完成的。
a.双向计数寄存器WG COUNT。16位双向计数器是3对输出信号的时基发生器。它的时钟频率是振荡频率处于2,每个状态周期WG
COUNT改变一个计数值。用户可对WG RELOAD寄存器进行写操作,而它的值周期地装入到计数器中。
b.重装载寄存器WG RELOAD。该寄存器实际包含一对1 6位寄存器,当读或写该寄存器时,访问的是WG RELOAD寄存器。写到
WG_RELOAD的值,被周期地(取决于操作方式)装入到第二个寄存器。这后一个寄存器叫做计数器比较寄存器,它是 WG_COUNT实际与之比
较的时间寄存器。
c.相位比较寄存器WG_COMPx。共有3个(X=1,2,3)可读写的16位相位比较缓冲器。每一个相位比较缓冲器有一个关联的比较寄存器,
它的值与每次计数后的WG_COUNT相比较。这些寄存器不能直接被用户访问。
d.控制寄存器WG_CON。WG_CON是一个16位寄存器。可控制计数方式及产生3个10位无信号时间(deadtime)。利用无信号时间重装载
寄存器可以随时改变无信号时间。
e.输出控制缓冲寄存器WG_OUT。可用于选择输出引脚的输出信号方式。可对每个引脚独立定义有效状态。
1..2 WFG的基本工作原理的基本工作原理
a.从功能上,WFG可分为3部分:时基发生器、相位驱动通道和控制电路。
(1)时基发生器为PWM建立载波周期。该周期值取决于WG_RELOAD的值;
(2)相位驱动通道决定PWM波形的占空比,共有3个独立的相位驱动通道,每一个通道有一对可编程输出,每个相位驱动器包含一个可编程
的无信号时间发生器;
(3)控制电路包含一些用来确定工作模式和其它配置信息的寄存器。
b.时基发生器WG_COUNT有4种工作方式。当选通波形发生器工作时,根据所选择的工作方式,作为时基发生器的WG_COUNT连续向
上计数或向上/向下计数,每次计数时,WG_COUNT内容与计数比较寄存器WG_RELOAD的值作比较,当二者匹配时,按所选择的工作方式
产生相应操作。
我们一般选择第0种工作模式,中心对准PWM方式:
载波周期Tc=(4×WG RELOAD)/Fxtal(μ s)
不考虑无信号时间,输出"有效"的时间Toutput=(4×WG_COMPx)/Fxtal(μ s)。
不考虑无信号时间,占空比=(WG COMPx/WG RELOAD)×100%。
其中Fxtal为XTAL1引脚上晶振频率,MHz;WG COMPx为16位值,等于或小于WG_RELOAD,如果大于WG_RELOAD的值输出占空比
为1。
由上式可知,WG COMPX值的变化,改变了PWM波的占空比。而SPWM波形的产生正是由正弦规律的数据值经计算后赋给WG COMPX
的,每一次中断都赋给WG COMPX一个随正弦规律变化的值,从而产生一系列脉宽不等的SPWM波。
c.WFG的中断。与波形发生器有关的中断有2种:WFG中断和EXTINT中断。WFG中断在重装载WG COUNT时产生。方式0在
WG_COUNT=WG_RELOAD时产生一次WFG中断,每次中断都产生一个正弦规律的脉冲波,从而形成SPWM波。
EXTINT中断由保护电路产生。可编程设置产生中断的方式是边沿触发或电平触发,当控制系统检测到过流信号,单片机自动封锁SPWM
波形,从而关断IGBT, 来保护电力电子开关器件。
2 空调逆变器主回路
空调逆变电源主要由下列几个部分组成:
2.1 主电路
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