PWM控制器的硬、軟件實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

　　圖1為PWM波控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)原理框圖［1］。

　　圖1 變頻調(diào)速系統(tǒng)原理框圖

　　圖2 三相PWM波發(fā)生器原理圖

　　控制器采用AVR單片機(jī)AT90S8535，為滿足本文提出的設(shè)計(jì)要求，單片機(jī)的資源分配如下：39引腳的PA1作為A/D采樣輸入口，采樣輸出頻率；17引腳的INT1外部中斷作為電路故障信號（包括過電流、過電壓、短路）的輸入引腳，該引腳也作為“解除封鎖”控制位的輸入引腳，其作用在于：當(dāng)故障發(fā)生時，由外部中斷輸入引腳的信號變化向CPU提出中斷請求，CPU響應(yīng)中斷，在執(zhí)行中斷服務(wù)程序中輸出PWM封鎖信號并實(shí)現(xiàn)閉鎖，直到解除閉鎖控制位有效時，才撤銷PWM封鎖信號，使PWM波能夠正常輸出。由于AT90S8535芯片復(fù)位時端口的初始狀態(tài)是“高”，因此封鎖信號的驅(qū)動信號均設(shè)置成“低”電平為無效狀態(tài)，此時端口輸出信號使所有功率開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)。由于計(jì)算PWM換相所需的開關(guān)數(shù)據(jù)是三相的，因而需要三個PWM波換相定時器，再加上載波周期定時器，共需要4個定時器。由于該單片機(jī)沒有4個定時器資源，所以需要單片機(jī)外部擴(kuò)展一片具有三個獨(dú)立通道的可編程計(jì)數(shù)/定時器8253芯片組成三相PWM發(fā)生器，其擴(kuò)展的硬件連接如圖2所示。

　　系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

　　主程序主要完成：各接口芯片的初始化，給相應(yīng)內(nèi)存單元賦初值，根據(jù)口輸入狀態(tài)判正、反轉(zhuǎn)，升、降速并把判斷結(jié)果記錄在用戶設(shè)置的標(biāo)志寄存器中備用。然后分別調(diào)用變頻子程序和計(jì)算子程序，算出產(chǎn)生三相PWM波所需的定時時間并暫存。在此過程中，由于中斷一直開放，所以不影響PWM波的實(shí)時產(chǎn)生，其流程圖如圖3所示。

　　中斷處理程序中：故障中斷主要用于關(guān)A、B、C三相橋臂，封鎖逆變器輸出，送出報(bào)警信號，然后返回。A、B、C三相中斷服務(wù)程序則完成相應(yīng)橋臂的觸發(fā)信號輸出，裝入新的時間常數(shù)，進(jìn)行中斷計(jì)數(shù)等。由于該過程三相基本相同，圖4給出了B相的中斷處理程序流程，其中載波周期中產(chǎn)生B相脈沖波形。

　　這種以單片機(jī)為基礎(chǔ)的PWM控制器，硬件簡單、可靠、軟件靈活、易變，可輸出較好的PWM波形，能滿足一般變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求，特別是利用單片機(jī)串行通訊，可十分方便地組成閉環(huán)系統(tǒng)。

　　結(jié)語

　　分析了常見的PWM波算法；分析了等面積PWM法用于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)時，使壓頻比為常數(shù)來達(dá)到恒轉(zhuǎn)矩控制的簡單實(shí)現(xiàn)；詳細(xì)深入地介紹了等面積PWM法在單片機(jī)控制器中的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)方法。