通過優(yōu)化PWM算法提高智能微控制器控制性能解析方案

聯(lián)合使用定時(shí)器TA0～TA3和定時(shí)器TB0可以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)三相馬達(dá)的電壓波形。M37906內(nèi)部集成的三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的工作方式答為三相波模式，用于實(shí)現(xiàn)三相波形的輸出。三相正相波形(U相、V相、W相)和三相負(fù)相波形(UN相、VN相、WN相)，分別從P65、P65、P64、P63、P62、P61和 P60輸出，P6OUTcut/INT4作為智能模塊的故障檢測(cè)口。定時(shí)器TA3按定時(shí)方式工作，用于控制載波周期;定時(shí)器TA0～TA2按單次脈沖方式工作分別控制各輸出相。其中定時(shí)器TA0控制W和WN相，定時(shí)器TA1控制V和VN相，定時(shí)器TA2控制U和UN相。

定時(shí)器TA3用于控制三角調(diào)制波或鋸齒波的周期。當(dāng)定時(shí)器TA3記數(shù)器向下溢出時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，發(fā)出一個(gè)短脈沖使定時(shí)器TA0～TA2開始記數(shù);同時(shí)三相輸出極性設(shè)置寄存器(00A8H)的相應(yīng)位分別觸發(fā)各自對(duì)應(yīng)的輸出極性設(shè)置翻轉(zhuǎn)觸發(fā)(toggle flipflop)器，設(shè)置其輸出的極性，觸發(fā)器的內(nèi)容在定時(shí)器TA0～TA2觸發(fā)時(shí)反向;定時(shí)器TA0～TA2在觸發(fā)極性設(shè)置翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器的同時(shí)也觸發(fā)死區(qū)時(shí)間定時(shí)器使之開始工作。此時(shí)正相和負(fù)相輸出波形并不能馬上從高電平轉(zhuǎn)到低電平，只有死區(qū)時(shí)間定時(shí)器溢出后，所發(fā)出的反向觸發(fā)信號(hào)才使輸出從高電平轉(zhuǎn)到低電平。

在輸出波形時(shí)，設(shè)置死區(qū)時(shí)間的目的是防止正向波形(U相、V相、W相)輸出低電平和負(fù)相波形(UN 相、VN相、WN相)輸出低電平時(shí)互相重疊，因?yàn)檎嗪拓?fù)相同時(shí)為低電平時(shí)會(huì)造成驅(qū)動(dòng)電路短路。M37906內(nèi)部提供了3個(gè)以單次脈沖有方式工作的八位定時(shí)器完成對(duì)死區(qū)時(shí)間的控制。它們共用一個(gè)設(shè)定死區(qū)時(shí)間的重加載寄存器，在設(shè)定死區(qū)時(shí)間寄存器(00A7H)時(shí)也同時(shí)自動(dòng)加載到共用的重加載寄存器中;每次觸發(fā)死區(qū)時(shí)間定時(shí)器時(shí)微處理器會(huì)重新加載該寄存器中的值，按選擇的記數(shù)源進(jìn)行減記數(shù);當(dāng)記數(shù)器下溢時(shí)，記數(shù)器停止工作，等待下一次觸發(fā)。

M37906 具有兩種三相PWM方式，即三相PWM方式0和三相PWM方式1。在方式0中每次定時(shí)器TA3溢出都會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求;定時(shí)器TA0～TA2各使用一個(gè)寄存器，通過設(shè)定U、V、W各相的輸出極性設(shè)置緩沖的方法使輸出極性反向，也可以通過軟件方法直接使三相輸出反向。而三相波形方式1中定時(shí)器TA3每兩次或每四次向下溢出才會(huì)產(chǎn)生中斷;每個(gè)定時(shí)器交替使用兩個(gè)寄存器，只能通過設(shè)置三相輸出波形的極性寄存器實(shí)現(xiàn)三相波的極性設(shè)置;在每個(gè)周期內(nèi)根據(jù)三相輸出極性設(shè)置緩存器的內(nèi)容由硬件自動(dòng)完成的三相波極性的反向。

2 PS21245智能功率模塊

DIP -IPM模塊是日本三菱公司最新推出的第四代IPM智能功率模塊。IPM智能功率模塊是集內(nèi)置三相交流輸出IGBT逆變電路、高壓驅(qū)動(dòng)程序保護(hù)于一體的雙列直插封裝模塊。其內(nèi)部既有驅(qū)動(dòng)控制和保護(hù)邏輯，又有過流、過(欠)壓、短路和過熱探測(cè)和保護(hù)電路，大大提高了變頻器的可靠性和可維護(hù)性。DIP-IPM 模塊與第三代IPM智能功率模塊相比具有以下特點(diǎn)：只需一路+15V的驅(qū)動(dòng)電路，可不采用光耦直接與單片機(jī)進(jìn)行連接，工藝上采用了更小的 IGBT/FWDi芯片，使功耗更低、體積更小。PS21245的每路IGBT集電極電流為20A，開關(guān)頻率典型值5kHz，絕緣耐壓1500Vrms，集電極-發(fā)射極額定電壓600V，其內(nèi)部電路如圖2所示。