根据SPMC75系列单片机的高性能三相变频电源

1 导言　　变频电源是一种电源改换设备，因具有输出波形纯粹、输出电压安稳、输出频率和输出电压可调等长处。其杰出的功用，在传感、仪器仪表、工业操控等范畴有广泛运用。本文首要介绍运用SPMC75F2413A和IPM(PS21865A)完结高功用三相变频电源的开发。 2 芯片特性简介　　SPMC752413A是μ’nSP%26;#8482;系列产品的一个新成员，是凌阳科技新推出的专用于变频驱动的16位微操控器。其具有功用超卓守时器和PWM信号产生器组。　　SPMC75F2413A在4.5V5.5V作业电压规模内的作业速度规模为024MHz，具有2K字SRAM和32K字闪存ROM;最多64个可编程的多功用I/O端口;5个通用16位守时器/计数器(其间有二个电机驱动专用PWM波形产生器，二个方位侦测接口守时器)，且每个守时器均有PWM 产生的事情捕获功用;2个专用于守时可编程周期守时器;可编程看门狗;低电压复位/监测功用;8通道10位模-数转化。在这些硬件外设的支撑下 SPMC75F2413A能够便利完结各种变频体系。 SPMC75F2413A的特性如下： 1. 高功用的16位CPU内核 a) 凌阳16位unSP处理器(ISA 1.2) b) 片内依据锁相环的时钟产生模块 c) 最高体系频率Fck：24MHz 2. 片内存储器 a) 32K Words (32K%26;#215;16bit) Flash b) 2K Words (2K%26;#215;16bit) SRAM 3. 作业温度： -40 ℃～85 ℃ 4. 10位ADC模块 a) 可编程转化速率，最大转化速率100Ksps b) 8个外部输入通道 c) 可与PDC或MCP等守时器联动，完结电机控 制中的电参量丈量 5. 串行通讯接口 a) 通用异步串行通讯接口(UART) b) 规范外围接口(SPI) 6. 64(QFP80)/48(QFP64)个通用输入输出脚 7. 可编程看门狗守时器 8. 内嵌在线仿真电路ICE接口：可完结在线仿 真、调试和下载通用16位守时/计数器 1. PDC守时器 a) 两个PDC守时器：PDC0和PDC1 b) 可一起处理三路捕获输入 c) 可产生三路PWM输出(中心对称或边缘方法) d) BLDC驱动的专用方位侦测接口 e) 两相增量码盘接口，支撑四种作业形式， 具有四倍频电路 2. MCP守时器 a) 两个MCP守时器：MCP3和MCP4 b) 能产生三相六路可编程的PWM波形，如三 相SPWM、SVPWM等 c) 供应PWM占空比值同步载入逻辑 d) 可选择与PDC的方位侦测改变同步 e) 可编程的硬件死区刺进功用，死区时刻可 设定 f) 可编程的过错和过载维护逻辑 3. TPM守时器 a) 一个TPM守时器：TPM2 b) 可一起处理二路捕获输入 c) 可产生二路PWM输出(中心对称或边缘方法) 两个CMT守时器 [b]3 体系总体方案介绍 [/b]本高功用三相变频电源体系首要由凌阳16位单片机SPMC75F2413A、三凌的IPM功率模组芯片PS21865A组成，体系框图如图 3-1。

图 3-1体系框图 这个体系的功用：体系运转参数可调化，以习惯不同运用的需求调整体系的输出频率和输出电压;具有实时的信息和状况显现，首要用于当时体系的状况信息显现和人机接口的一部分;带有体系参数设置和操控用的键盘;齐备的体系维护功用，在体系反常时维护体系不受损坏;体系作业流程： SPMC75F2413A接纳依据设置来自键盘或是通讯接口的操控信息产生相应的SPWM驱动信号，信号经PS21865A功率改换后、输出滤波和输出变压器后输出。一起SPMC75F2413A会随时监督体系的运转，保证输出正常，一旦呈现反常便会当即维护，一起报警，以提示用户进行处理。 4 体系硬件规划整个体系的中心电路是波形组成电路，其结构和功用决议了整个体系的功用。本体系的波形组成电路运用SPMC75F2413A、功率模组PS21865A、输出变压器和输出滤波电路几部分组成。其间PS21865A内部是一个三相的功率桥和相应驱动电路，用于完结SVPWM信号的功率放大功用;输出变压器和输出滤波电路则首要用于将PS21865A输出功率SVPWM信号改换为正弦输出，并滤除其高次谐波，保证输出波形的纯粹;而SPMC75F2413A 单片机的首要效果则是：1. 产生驱动变频电源所需的SVPWM信号。2. 完结人机交互，便利用户对体系的操控。3. 处理相关的反常信息，保证体系的安全牢靠。 SPMC75F2413A产生的三相互补的SVPWM信号经由芯片的IOB05输出，操控PS21865A的三相全桥电路，信号经功率组成、低通滤波和三相输出变压器后输出给负载。一起，体系的作业电流和输出电压均会反馈给SPMC75F2413A，供应体系操控运用。SPMC75F2413A的 IOB6和IOB7是过错侦测和过载维护输入端，经过对其传回信号的检测，一旦PS21865A呈现作业反常(如过压、欠压、过流、过热)和体系过载，驱动硬件会当即制止PS21865A作业，一起恳求中止，恳求CPU处理。因为其它模块归于一般的一些模块，此处不再胪陈。整个体系的结构还请参阅图 3-1。 5 体系软件规划整个体系软件分为三部分：1.中心的波形产生器，这部分首要是SVPWM信号产生器，和一些相关的驱动服务程序;2. 体系操控程序;3. 人机接口界面程序;该体系中心的波形产生器部分的结构如图 5-1。在这儿依据本体系的特色运用化简的SVPWM信号产生器结构。这部分结构(除PWM产生模块)将在PWM的周期中止顶用软件完结。这儿的调制系数核算和乘法器首要是为完结波形的起伏操控和电源动摇补尝用的。
图 5-1驱动结构 PWM周期中止服务子程序是整波形组成的中心，其流程如图所示，程序会按相位累加和当时相位的正余弦系数的查表核算、向量系数核算、空间向量改换和占空比更新次序履行，完结后回来。
图 5-2 PWM中止服务子程序流程图 　　

体系操控部分是整个体系和谐的心脏。整个体系都在其和谐下有条有理的作业。这部分首要是依据体系设置和当时体系的状况给出相应的操控信息，以保证体系的牢靠运转。　人机接口界面程序，这部首要是为用户供应一个简略易用的交互接口，以便利用户对变频器的牢靠操控。包含变频器的起停、各种运转参数的设置都在这一层面上履行。 6 结语　　一般，在开发变频设备的过程中，需求编写实时性、程序可读性强的代码，这时就需求选用混合编程。而凌阳的m’nSP%26;#8482; IDE具有杰出的编程环境，它能够很轻松、容易地进行混合编程(在C程序中调用汇编程序，在汇编程序中调用C程序)。该体系用了SPMC75F2413A 两个守时器和约30个IO口资源，其实SPMC75F2413A的资源适当丰厚。因其有专业的变频硬件支撑，变频体系开发变得相对简略。一起，SPMC75F2413A在变频操控方面有适当拔尖的体现。因而，依据SPMC75F2413A的变频体系在通用变频、变频家电等变频范畴有宽广的运用远景 7 参阅文献 [1] 雷思孝、李伯成、雷向莉等，单片机原理及实用技术—凌阳16位单片机原理及运用[M] 西安：西安电子科技大学出版社 [2] SUNPLUS，SPMC75F2413A编程攻略V1.1[M] 北京：SUNNORTH [3] Mitsubishi，PS21865A数据手册[M]