【正文】 止波形輸出位：E0=1 允許波形輸出， E0=0 禁止波形輸出。表 寄存器重裝載條件方式方式位M1 M0PWM形式計(jì)算器操作重裝載條件對(duì) WG_RELOAD 對(duì) WG_COMP 對(duì) WG_OUT0 0 0 中心對(duì)準(zhǔn)向上/向下WG_COUNT=WG_RELOADWG_COUNT=WG_RELOADWG_COUNT=WG_RELOAD1 0 1 中心對(duì)準(zhǔn)向上/向下WG_COUNT=WG_RELOADWG_COUNT=WG_RELOAD或WG_COUNT=1WG_COUNT=WG_RELOAD或WG_COUNT=12 1 0 邊沿對(duì)準(zhǔn)向上 WG_COUNT=WG_RELOADWG_COUNT=WG_RELOADWG_COUNT=WG_RELOAD3 1 1 邊沿對(duì)準(zhǔn)向上 WG_COUNT=WG_RELOAD或 EPA 事件WG_COUNT=WG_RELOAD或 EPA 事件EPA 事件由表 可知，在工作方式 0 和 1 中，計(jì)數(shù)器工作于向上/向下計(jì)數(shù)方式，產(chǎn)生的 PWM 波形則為中心對(duì)準(zhǔn)的 [32]。 鍵盤在數(shù)字電機(jī)控制系統(tǒng)中，變頻器參數(shù)的設(shè)定及操作非常復(fù)雜，如設(shè)定電機(jī)的運(yùn)行效率、電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向、U/F 類型、加減速時(shí)間等等。87C196MC 的～ 接 4 個(gè)常開按鈕作為系統(tǒng)鍵盤，給定值由鍵盤輸入，起停及正反向運(yùn)微機(jī)控制的交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)32行由鍵盤設(shè)定。4 個(gè)鍵分別為：起停 RUN/STOP，正反 FRD/REV，升 UP，降DOWN。同時(shí)按下 UP、 DOWN 則單片機(jī)復(fù)位。 顯示顯示屏用來對(duì)運(yùn)行狀態(tài)及故障的顯示，例如：系統(tǒng)運(yùn)行頻率、負(fù)載反饋電流的大小、負(fù)載反饋電壓的大小、電流保護(hù)值設(shè)定、電壓保護(hù)值設(shè)定、閉環(huán)時(shí)系統(tǒng)速度反饋、閉環(huán)時(shí)系統(tǒng)速度設(shè)定等等。本系統(tǒng)采用系統(tǒng)的 5 個(gè) LED 數(shù)碼管作為顯示。它的驅(qū)動(dòng)采用 INTEL 公司的ICM7218A 專用驅(qū)動(dòng)芯片。此芯片具有硬件譯碼功能又具有軟件譯碼功能，且可以同時(shí)驅(qū)動(dòng) 8 位數(shù)碼管。在 MODE 為高電平期間，通過數(shù)據(jù)總線接受控制命令，決定工作方式；在低電平后的 8 位數(shù)據(jù)寫入接受顯示內(nèi)容（制式由控制字決定） 。它本身具有動(dòng)態(tài)刷新 LED 的能力，與單片機(jī)接口非常容易，直接掛在數(shù)據(jù)總線上即可。其主要特征如下：（1）內(nèi)含 88 位靜態(tài) RAM，用于存放顯示數(shù)據(jù)。（2）具有 2 種 7 段譯碼器，即全十六制譯碼器和 BCD 碼（簡稱 B 碼）譯碼器。（3）具有多位掃描電路，掃描頻率為 250Hz。（4）有較強(qiáng)的位段驅(qū)動(dòng)能力，8 位驅(qū)動(dòng)能力大于 170mA，段驅(qū)動(dòng)能力大于20mA。ICM7218A 適用于驅(qū)動(dòng)共陽極 LED，其驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)，位輸出電流約為200mA，占空比為 12％的矩形波。如每位只點(diǎn)亮 5 段，則相當(dāng)于每段具有 40mA的峰值驅(qū)動(dòng)電流或 5mA 的平均值驅(qū)動(dòng)電流。如果需要更大的驅(qū)動(dòng)電流，可將一對(duì)段驅(qū)動(dòng)器輸出并聯(lián)使用，也可另接驅(qū)動(dòng)器。編程時(shí)首先必須寫入控制字，然后才能寫數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)必須寫完所有的 8 位。由于 ICM7218A 內(nèi)部 88 位 RAM 不能尋址，所以要更新某一位顯示數(shù)據(jù)，則必須更新所有的 8 位數(shù)據(jù)。寫完 8 位數(shù)據(jù)后，其它的寫數(shù)據(jù)將無效，即只有每個(gè)控制字后的 8 位數(shù)據(jù)才是有效的 [33]。 存儲(chǔ)系統(tǒng) E2RPOM本設(shè)計(jì)選用 INTEL 公司的 2864A（EEPROM ）作為擴(kuò)展存儲(chǔ)器。它具有8K8 位存儲(chǔ)能力，擦寫速度快，具有標(biāo)準(zhǔn)的 8 位數(shù)據(jù)總線，適用于現(xiàn)場參數(shù)修改，與單片機(jī)的接口非常簡單。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）33 保護(hù)電路保護(hù)電路是保證功率器件在正常工作條件下運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)能夠及時(shí)檢測(cè)出故障并封鎖系統(tǒng)輸出，切斷主回路電源，使系統(tǒng)及時(shí)安全停止工作，以保護(hù)功率開關(guān)器件不受損壞，將損失減少到最低。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分利用了 IPM 內(nèi)部精良的保護(hù)電路，包括過流保護(hù)、過熱保護(hù)、短路保護(hù)和欠壓保護(hù)。當(dāng) IPM 內(nèi)部的故障檢測(cè)電路檢測(cè)到有故障時(shí)，其故障輸出端 ALM 立即發(fā)出故障信號(hào)，此信號(hào)和調(diào)速系統(tǒng)控制保護(hù)電路中的其它過流、過壓、欠壓等故障信號(hào)一起經(jīng)邏輯電路送至 87C196MC 的 EXTINT 端，以便87C196MC 及時(shí)實(shí)施對(duì) IPM 驅(qū)動(dòng)電路的封鎖，保護(hù) IPM 及其它電路不致?lián)p壞，并且在 LED 顯示器上顯示其故障來源。87C196MC 的 用于控制 IPM 的制動(dòng)單元，以保證主電路的直流電壓不致過高 [3435]。 電流實(shí)際值檢測(cè)電流檢測(cè)電路采用單相電源供電，87C196MC 的 A/D 端口高速采樣交流電流，通過傅立葉分析確定電流的各次諧波分量，并通過求累計(jì)平均值的方法計(jì)算各次諧波分量的有效值。電流實(shí)際值檢測(cè)電路圖如圖 所示。電流實(shí)際值檢測(cè)主要用于輸出電壓的修正，以及過流、過載保護(hù)。輸出電壓的修正分兩部分：第一，用 IR補(bǔ)償環(huán)節(jié)來改變輸出電壓 的大小；第二，用電流限制調(diào)節(jié)器改變輸出電壓 的sUsU大小。R11 10KR10 10KR40 10KR1210KR13LM324+R133KR143KR151K+5V+12VU115V+15V圖 電流檢測(cè)電路 直流電壓 檢測(cè)環(huán)dU在本設(shè)計(jì)中，變頻器沒有輸出電壓反饋控制，為了保證電網(wǎng)電壓變化時(shí)，仍能微機(jī)控制的交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)34保證變頻器的 的控制方式，需要檢測(cè)直流電壓 。根據(jù) 的變化，實(shí)時(shí)CfU?dUd調(diào)整 PWM 的占空比。直流電壓檢測(cè)電路如圖 所示。R46R45R35VCCVCC D8C5C6LM148547K17KR213KR223KR202k+12+5RP+15V15V 圖 直流電壓檢測(cè)電路 主電路上 IPM 的故障反饋信號(hào) F0（ALE）的處理IPM 具有良好的自保護(hù)功能，當(dāng)欠壓、過流，短路等故障發(fā)生時(shí)，IPM 就會(huì)產(chǎn)生一種故障輸出信號(hào)，此信號(hào)的典型輸出脈沖寬度為 ，與此同時(shí)，?IPM 將因故障輸出而判斷并使相關(guān)的輸入信號(hào)無效，在故障輸出脈沖寬度 結(jié)束OFt后，IPM 內(nèi)部會(huì)自動(dòng)復(fù)位，同時(shí)，使輸入信號(hào)有效。 當(dāng)產(chǎn)生故障信號(hào) F0 時(shí)，系統(tǒng)控制器必須使 IPM 輸入端的 PWM 控制信號(hào)在（最小值）內(nèi)無效，輸入信號(hào)在故障消除后才能重新有效。在本系統(tǒng)中，該故障OFt輸出信號(hào)是用如下方法處理的：（1） 在 PM600JSA120 型智能功率模塊中，共有 4 路故障信號(hào) 、 、0FUV、F0（IPM 內(nèi)部，上橋臂的每個(gè) IGBT 模塊各有一個(gè) F0 輸出，下橋臂的三個(gè)0FWIGBT 模塊共用一個(gè) F0 輸出） ，每一路故障信號(hào)都先作處理（以 為例） 為00?經(jīng)處理后的 信號(hào)。當(dāng)未發(fā)生故障時(shí)，光耦 D1 的發(fā)光二極管不導(dǎo)通，因而0FU保持高電平；當(dāng) IPM 發(fā)生前面所述的各種故障時(shí)，光耦中的發(fā)光二極管將導(dǎo)通，0F?使光耦中的光電三極管導(dǎo)通，從而使得 變?yōu)榈碗娖健?FU?（2）經(jīng)過處理后的四個(gè)故障信號(hào) 、 、 、 經(jīng)過合并成為一個(gè)統(tǒng)一V0FW??的故障輸出信號(hào) F0，該故障信號(hào) F0 連至 87C196MC 的 EXINT 管腳上，由EXINT 中斷服務(wù)子程序來處理 IPM 的故障。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）35 本章小結(jié)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由單片機(jī)系統(tǒng)、整流電路、逆變電路、檢測(cè)保護(hù)電路等環(huán)節(jié)組成。在本章中詳細(xì)介紹了主電路的選定、元器件的選擇、控制部分及保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。組成的整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)SPWM 變頻的交 直交調(diào)速系統(tǒng)。它的工作原理是：采用三相二極管整流電路將三相交流電變成直流電；整流后的電壓波形是脈動(dòng)的，脈動(dòng)的直流電經(jīng)濾波電容的濾波后變?yōu)殡妷汉愣ǖ闹绷麟?；通過改變IPM模塊內(nèi)IGBT管各組交替導(dǎo)通的時(shí)間來改變逆變器輸出波形的頻率；在每組IGBT 控制的周期內(nèi)，改變它們通斷的時(shí)間比，即通過改變脈沖寬度來改變逆變器輸出電壓幅值的大小。如果使每組開關(guān)元件在其控制周期內(nèi)反復(fù)通斷多次，并使每個(gè)輸出矩形脈沖波電壓下的面積接近于對(duì)應(yīng)的正弦波電壓下的面積。則逆變器輸出電壓將很接近三相正弦波。此時(shí)的三相正弦波就可作為異步電動(dòng)機(jī)的供電電源，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。下面的章節(jié)將的介紹一下系統(tǒng)的軟件部分。微機(jī)控制的交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)364 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 正弦函數(shù)數(shù)據(jù)表調(diào)制深度及頻率計(jì)算（1）WGCOMPX 的計(jì)算根據(jù)所要求的三相電壓的頻率和時(shí)間增量，可從正弦函數(shù)資料表中查得三相各自對(duì)應(yīng)的正弦值。 (U 相)tk?sin (V 相)120(?? (W 相))i?t 再根據(jù)所要求的三相電壓頻率，從 V/F 中查得相應(yīng)的調(diào)制深度系數(shù) m。m 和三相正弦值相乘后得 ()tmkUduty?sin_? ())120(??V ()i?tWtduty _ U , duty _ V , duty _ W 分別為三項(xiàng) PWM 波形占空比的瞬態(tài)值相對(duì)于中間點(diǎn)占空比(50%)的偏移值。因此，把相中間點(diǎn)的占空比(50% )與上述三個(gè)值分別相加，才得到三相 PWM 波形占空比的瞬態(tài)值。最后，把計(jì)算的結(jié)果分別裝入三個(gè) WGCOMP 寄存器中。逆變化輸出頻率 rf載波比 rf1開關(guān)頻率 1f4～75 576 2304～43208～15 288 2304～432016～31 144 2304～446432～62 72 2304～4464（2）WGRELOAD 的計(jì)算 WGRELOAD 指載波信號(hào)的半周期，以波形發(fā)生器的時(shí)鐘周期為單位。本系統(tǒng)中，波形發(fā)生器工作于中心對(duì)準(zhǔn)的 PWM 方式。波形發(fā)生器的時(shí)鐘周期為 oscf2 ()oscPWMffRELOADWG21_?式中： =16MHz,為晶振頻率；oscf為 WFG 輸出波形頻率（即載波頻率） ；PWMf, 為調(diào)制波頻率，N 為載波比；fsm?sf邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）37（3）無信號(hào)時(shí)間 的計(jì)算dt 無信號(hào)時(shí)間的設(shè)定對(duì)于防止上下橋臂功率器件的同時(shí)導(dǎo)同起到了絕對(duì)的抑制作用。這一功能是通過對(duì)波形發(fā)生器控制寄存器(WGCON) 的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)的。 ()oscdfDt]~[209??式中： 為控制寄存器的低十位，一般情況下: ； 為關(guān)斷時(shí)]~[09Dofdtt)5~2(?f間。（4）調(diào)制度 m 的計(jì)算（無補(bǔ)償時(shí)） ，且dUf2?RELOADWG_]~[2109?? SPWM 程序流程圖初始化禁止中斷設(shè)置堆棧指針設(shè)置中斷屏蔽寄存器允許 W G C O U N T E R 和E X T I N T波形發(fā)生器初始化F M I N = 4 F M A X = 2 0 0 T C 1 4 = 4 1 7 T C 1 2 = 8 3 3S I N E P T R = 4 8 ( S I N E S T E P / 0 . 2 3 * 2 ）R A M A D A C T = R A M A D ( R A M A D P T R )設(shè)置 W G O U T 寄存器設(shè)置 W G P R O T E C T 寄存器把 W G C O U N T E R 的重裝載值置入 W G R E L O A D啟動(dòng)波形發(fā)生器設(shè)置 W G C O U N T E R 中斷請(qǐng)求 ，以便把下一周期的值賦給 W G C O M P A R E N 允許中斷圖 中斷流程圖微機(jī)控制的交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)38查詢F C O M M A N D 是否大于等于 FM I NF C O M M A N D = 調(diào)制頻率設(shè)置值 （ D I P 開關(guān)值 ）F C O M M A N D 是否小于等于 FM A XP O R T 4 = F C O M M A N DR A M D A P T R = F C O M M A N D / 0 . 2 5 2?F C O M M A N D =FM A XF C O M M A N D =FM I NR A M D A A C T = R A M D A [ R A M D A P T R ]S I N E S T E P = F C O M M A N D否否是是圖 調(diào)制頻率設(shè)定流程圖微機(jī)控制的交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)40S I N E P T R 是否大于 2 4 0 0S I N E P T R 1 = S I N E P T R 2 4 0 0U P H A S E = T C 1 4 + R A M D A A C T S I N E [ S I N E P T R ] / 21 5U P H A S E 是否小于 0S I N E P T R 1 = S I N E P T R + 3 2 0 0U P H A S E = T C 1 4 R A M D A A C T