摘要:介绍了专用于控制三相逆变器的单片机μPD789842的资源配置和结构功能,同时以变频空调控制器的设计为例,说明了用μPD789842实现其SPWM波形输出的具体方法。
关键词:变频调速;逆变器;SPWM
变频调速具有优良的调速性能,而数字变频调速则使得变频调速的应用技术更加先进。μPD789842是NEC公司生产的专用于控制三相逆变器的单片机。它有三相PWM输出,可驱动IPM智能功率模块,实现交-直-交数字变频调速。与使用普通单片机实现交-直-交数字变频调速的方法相比,用μPD789842实现交-直-交数字变频调速具有硬件功能更强、软件编程更加方便的特点。下面以μPD789842在变频空调控制器中的应用为例说明用μPD789842 实现数字变频调速的方法。
1 μPD789842的功能
1.1 μPD789842的资源配置
μPD789842的管脚排列如图1所示。其内部资源配置如下:
● ROM:8kB;
● RAM:256字节;
● SFR:256字节;
● I/O口:P08位)P1(8位),P2(6位多功能口),P6(8位多功能口);
● UART:1路;
● 定时器:6路。其中10位逆变器控制定时器1路,8位定时器/事件计数器2路,8位定时器计数器1路,计时定时器1路,看门狗定时器1路;
● 8位A/D转换:8路;
● 乘法器:10位%26;#215;10位;
● 矢量中断源:15个;
● 电源电压:4.0~5.5V;
● 晶振:8.38MHz(最小指令执行时间为0.96μs。
1.2 μPD789842的功能
采用μPD789842作变频空调室外机的MCU的原理图如图2所示。图中,μPD789842的TO70~TO75输出的三相PWM信号可用于驱动IPM,而从TOFF7输入到IPM的故障信号则用于保护IPM。环境温度和电流电压等模拟量从P6口输入。工作时,μPD789842将检测到的信息通过UART传给室外机。本设计将室外机作为上位机,室内机作为下位机。当室外机将频率信号传给室内机后,室内机即可输出所希望的正弦PWM信号(SPWM)。
2 SPWM的实现
2.1 逆变器控制定时器
逆变器控制定时器的功能框图如图3所示。其中定时器TM7为10位加减计数器,其值的大小决定着载波频率;CM0~CM3为10位比较寄存器,其值大小决定方波的占空比;BFCM0~BFCM3为缓冲寄存器;DTIME为死区时间重载寄存器;DTM0~DTM2为死区时间定时器。
2.2 PWM波形的产生
用定时器TM7产生PWM波形的原理如图4所示。由该波形图可见:当定时器TM7向上/下计数到与CM0~CM2比较寄存器的值相等时,TO70~TO75输出将发生翻转,而当定时器TM7向下计数到零时,系统将产生中断,这时,各寄存器将重新赋值,为下一轮输出作准备。
图4 PWM波形原理图
2.3 SPWM波形的产生
在输出PWM波形的基础上,当CM0~CM2比较寄存器的值按正弦规律变化时,TO70~TO75将输出正弦PWM波形。
因而可先作一张正弦函数表放在ROM或外部E2PROM中用于查表。室外机频率值和载波频率决定载波比λ,然后由λ计算出查正弦函数表的步长(即调频);而在调压时,则可根据异步电机的工作原理和V/F控制原则,制作一张V/F曲线表放在ROM中,然后由室外机频率值查表得到电压值,并由电压值计算出对应的调制度α。如需考虑直流电压变化,还可根据其变化对调制度α进行补偿。图5给出了变频控制模块的软件流程图。
3 结束语
在进行数字变频时,采用异步调制较为方便。设计时可以根据压缩机数据来决定载波频率和载波比λ的范围。一般μPD789842的载波频率约为3kHz,输出频率为10~110Hz。在压缩机的额定工作点时,其谐波最小,因而效果也最好。
引用地址:μPD789842在变频空调中的应用