摘要：介紹了專用于控制三相逆變器的單片機μPD789842的資源配置和結(jié)構(gòu)功能,同時以變頻空調(diào)控制器的設計為例,說明了用μPD789842實現(xiàn)其SPWM波形輸出的具體方法。

    關鍵詞：變頻調(diào)速;逆變器;SPWM

變頻調(diào)速具有優(yōu)良的調(diào)速性能,而數(shù)字變頻調(diào)速則使得變頻調(diào)速的應用技術更加先進。μＰＤ７８９８４２是ＮＥＣ公司生產(chǎn)的專用于控制三相逆變器的單片機。它有三相ＰＷＭ輸出,可驅(qū)動ＩＰＭ智能功率模塊,實現(xiàn)交－直－交數(shù)字變頻調(diào)速。與使用普通單片機實現(xiàn)交－直－交數(shù)字變頻調(diào)速的方法相比,用μＰＤ７８９８４２實現(xiàn)交－直－交數(shù)字變頻調(diào)速具有硬件功能更強、軟件編程更加方便的特點。下面以μＰＤ７８９８４２在變頻空調(diào)控制器中的應用為例說明用μＰＤ７８９８４２ 實現(xiàn)數(shù)字變頻調(diào)速的方法。

１　μＰＤ７８９８４２的功能

１．１ μＰＤ７８９８４２的資源配置

μＰＤ７８９８４２的管腳排列如圖１所示。其內(nèi)部資源配置如下：

● ＲＯＭ：８ｋＢ;

● ＲＡＭ：２５６字節(jié);

● ＳＦＲ：２５６字節(jié);

● Ｉ／Ｏ口：Ｐ０�煟肝唬��煟校保ǎ肝唬�,Ｐ２（６位多功能口）,Ｐ６（８位多功能口）;

● ＵＡＲＴ：１路;

● 定時器：６路。其中１０位逆變器控制定時器１路,８位定時器／事件計數(shù)器２路,８位定時器計數(shù)器１路,計時定時器１路,看門狗定時器１路;

● ８位Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換：８路;

● 乘法器：１０位×１０位;

● 矢量中斷源：１５個;

● 電源電壓：４．０～５．５Ｖ;

● 晶振：８．３８ＭＨｚ（最小指令執(zhí)行時間為０．９６μｓ�牎�

１．２ μＰＤ７８９８４２的功能

采用μＰＤ７８９８４２作變頻空調(diào)室外機的ＭＣＵ的原理圖如圖２所示。圖中,μＰＤ７８９８４２的ＴＯ７０～ＴＯ７５輸出的三相ＰＷＭ信號可用于驅(qū)動ＩＰＭ,而從ＴＯＦＦ７輸入到ＩＰＭ的故障信號則用于保護ＩＰＭ。環(huán)境溫度和電流電壓等模擬量從Ｐ６口輸入。工作時,μＰＤ７８９８４２將檢測到的信息通過ＵＡＲＴ傳給室外機。本設計將室外機作為上位機,室內(nèi)機作為下位機。當室外機將頻率信號傳給室內(nèi)機后,室內(nèi)機即可輸出所希望的正弦ＰＷＭ信號（ＳＰＷＭ）。

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２．１ 逆變器控制定時器

逆變器控制定時器的功能框圖如圖３所示。其中定時器ＴＭ７為１０位加減計數(shù)器,其值的大小決定著載波頻率;ＣＭ０～ＣＭ３為１０位比較寄存器,其值大小決定方波的占空比;ＢＦＣＭ０～ＢＦＣＭ３為緩沖寄存器;ＤＴＩＭＥ為死區(qū)時間重載寄存器;ＤＴＭ０～ＤＴＭ２為死區(qū)時間定時器。

２．２ ＰＷＭ波形的產(chǎn)生

用定時器ＴＭ７產(chǎn)生ＰＷＭ波形的原理如圖４所示。由該波形圖可見：當定時器ＴＭ７向上／下計數(shù)到與ＣＭ０～ＣＭ２比較寄存器的值相等時,ＴＯ７０～ＴＯ７５輸出將發(fā)生翻轉(zhuǎn),而當定時器ＴＭ７向下計數(shù)到零時,系統(tǒng)將產(chǎn)生中斷,這時,各寄存器將重新賦值,為下一輪輸出作準備。

圖4 PWM波形原理圖

    ２．３ ＳＰＷＭ波形的產(chǎn)生

在輸出ＰＷＭ波形的基礎上,當ＣＭ０～ＣＭ２比較寄存器的值按正弦規(guī)律變化時,ＴＯ７０～ＴＯ７５將輸出正弦ＰＷＭ波形。因而可先作一張正弦函數(shù)表放在ＲＯＭ或外部Ｅ２ＰＲＯＭ中用于查表。室外機頻率值和載波頻率決定載波比λ,然后由λ計算出查正弦函數(shù)表的步長（即調(diào)頻）;而在調(diào)壓時,則可根據(jù)異步電機的工作原理和Ｖ／Ｆ控制原則,制作一張Ｖ／Ｆ曲線表放在ＲＯＭ中,然后由室外機頻率值查表得到電壓值,并由電壓值計算出對應的調(diào)制度α。如需考慮直流電壓變化,還可根據(jù)其變化對調(diào)制度α進行補償。圖５給出了變頻控制模塊的軟件流程圖。

3　結(jié)束語

在進行數(shù)字變頻時,采用異步調(diào)制較為方便。設計時可以根據(jù)壓縮機數(shù)據(jù)來決定載波頻率和載波比λ的范圍。一般μＰＤ７８９８４２的載波頻率約為３ｋＨｚ,輸出頻率為１０～１１０Ｈｚ。在壓縮機的額定工作點時,其諧波最小,因而效果也最好。