基于AVR的高精度CPSMc究

ATmega系列單片機(jī)具有高速處理能力，執(zhí)行指令僅需一個時鐘周期，且自帶10位ADC功能，能夠滿足設(shè)計(jì)的需求。這里選用ATmega8芯片，基于ICCAVR7．0編譯環(huán)境編寫了CPSM脈沖控制程序，圖5為程序流程圖。

利用T／C1輸入捕獲功能對基準(zhǔn)脈沖計(jì)數(shù)，以16個脈沖作為一個控制單元，在中斷服務(wù)子程序中標(biāo)記64個連續(xù)控制單元，并將標(biāo)記號保存到變量number(number=1，2，3……64)中，從而構(gòu)成一個控制周期Tc。每一個周期進(jìn)行一次A／D轉(zhuǎn)換，在ADC結(jié)束中斷服務(wù)子程序中獲取10位控制量D9～D0，根據(jù)該值控制各個單元。為給程序的運(yùn)行爭取盡可能多的時間，采用預(yù)估算方法，即在當(dāng)前控制單元計(jì)算出下一個單元的4位控制量out_data，在下一個單元的起始時刻先輸出該控制量，緊接著計(jì)算出下下個單元的控制量，依次循環(huán)，從而保證了控制脈沖的連續(xù)性。
CPSM子函數(shù)用于計(jì)算各單元控制量。因A／D轉(zhuǎn)換后得到10位控制量D9～D0，又有64個控制單元，故要將D9～D0個脈沖平均分配到64個單元中。D9～D0／64=D9～D6，故先將D9～D6賦值給控制量out_data，再將D5～D0個脈沖平均分配到64個單元中。圖5b中，m=6；n=1，2，3，……，6。該算法可以理解為PSM方法的軟件實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前單元在D9～D6個脈沖基礎(chǔ)上，根據(jù)標(biāo)記量number及D5～D0各位的值決定增加的脈沖個數(shù)，并將其保存到控制量out_data中，通過該變量控制PSM電路。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析
為驗(yàn)證CPSM控制方法的正確性，設(shè)計(jì)了一臺樣機(jī)，基本參數(shù)為：輸出功率為5 kW，輸出頻率為100 kHz，輸入電源為三相交流380 V／50 kHz；負(fù)載等效電感L0=1．84 μH，諧振電容C0=1．36 μF，等效電阻R0=0．28 Ω；諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q=4．19。圖6a，b為V1在不同密度時一個控制周期內(nèi)的驅(qū)動脈沖波形，可見，其控制精度達(dá)到1／1 024。

圖6c，d為在不同脈沖密度下的輸出電壓電流波形，由圖可見，由于脈沖均勻分布，即使在較低的密度下，輸出電流也能保持平穩(wěn)連續(xù)。驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方法的可行性。

5 結(jié)論
這里提出了復(fù)合脈沖均勻密度調(diào)制的感應(yīng)加熱電源功率控制策略。在控制脈沖均勻分布的同時，其控制精度可提升到1／1 024，使輸出功率更穩(wěn)定，調(diào)節(jié)更靈活；采用了預(yù)估算的編程方法，提高了工作頻率；逆變環(huán)節(jié)采用串聯(lián)諧振式逆變電路，控制開關(guān)管在零電壓開通和零電流關(guān)斷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方案可行，該控制方法對于感應(yīng)加熱設(shè)備的高精度控制和節(jié)能具有重要意義，且便于對傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改造，具有廣闊的應(yīng)用前景。