基于DSP56F805的可并機逆變電源設(shè)計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
1）很高的處理速度
——單指令執(zhí)行周期為25ns（工作頻率為80MHz時），即每s可執(zhí)行40M條指令；
——單周期16×16并行乘-累加器；
2）特有的并行結(jié)構(gòu)
——采用Harvard結(jié)構(gòu)，程序區(qū)與數(shù)據(jù)區(qū)的存儲單元是分開的，高效16位DSP56800DSP內(nèi)核；
——3條內(nèi)部地址總線和1條外部地址總線；
——4條內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和1條外部數(shù)據(jù)總線；
3）編程靈活
——具有類似單片機的編程方式；
——支持高級C語言編程；
——開發(fā)方便，靈活的EVM板及豐富的SDK軟件包；
4）高度集成的內(nèi)部資源
——片上集成閃存（Flash）及RAM，計有31.5K×16位的程序Flash，512×16位程序RAM，4K×16位的數(shù)據(jù)Flash，2K×16位數(shù)據(jù)RAM，2K×16位的啟動Flash；
——2個獨立的PWM模塊，每個PWM模塊帶有6個可獨立編程PWM輸出腳，3個電流傳感取樣腳和4個故障檢測輸入腳，支持中心對準(zhǔn)PWM和邊沿對準(zhǔn)PWM工作方式；
——可同時工作的2個12位ADC模塊，每個ADC模塊包含4路輸入腳，ADC模塊可與PWM模塊同步工作；
——14路獨立的輸入輸出口，18路復(fù)用的輸入輸出口；
——1個CAN2.0模塊；
——2個異步串行口（SCI）和1個同步串行口（SPI）；
——2個微分解碼器；
——4組計數(shù)定時器；
——內(nèi)置COP模塊，方便完成看門狗（Watchdog）功能；
——2個外部中斷源；
——可編程的PLL時鐘；
——JTAG/OnCE接口，方便調(diào)試及生產(chǎn)。
3 系統(tǒng)硬件
系統(tǒng)硬件電路包括主控單元，A/D電路，PWM電路，并機與同步電路，檢測、控制及顯示電路，JTAG/OnCE電路，RS-232、時鐘及電源電路等。主控芯片用了一片144-pinLQFP封裝的DSP56F805數(shù)字信號處理器，具體電路如圖4。
圖4 系統(tǒng)硬件
3.1 主控單元
硬件以DSP56F805為中心，充分利用其 A/D、PWM、內(nèi)部Flash、CAN等自帶功能，簡化了設(shè)計。
系統(tǒng)工作正常時，PWMA0～PWMA1腳輸出一對SPWM波形，通過隔離與驅(qū)動電路驅(qū)動單端變換電路功率管（MOSFET），再經(jīng)過主變壓器升壓，次級得到高壓SPWM正弦調(diào)制波形，經(jīng)過L、C濾波得到純凈的100Hz半橋正弦波。PWMA2～PWMA3腳輸出一對PWM波形，通過隔離與驅(qū)動電路驅(qū)動功率管（IGBT），得到50Hz220V純凈的正弦波。PWMA4作為D/A轉(zhuǎn)換，經(jīng)濾波成直流信號，通過隔離與驅(qū)動電路驅(qū)動損耗器。PWMB0～PWMB2作為輸出口，根據(jù)無功功率，選擇適當(dāng)?shù)碾娙?，通過隔離與驅(qū)動電路驅(qū)動補償器。A/D電路時刻檢測輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、機內(nèi)溫度等參數(shù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個或多個參數(shù)超過軟件的設(shè)定值，DSP立即關(guān)斷SPWM信號，并發(fā)出報警信號。另外，F(xiàn)AULTA0作為輸出過流取樣，一旦FAULTA0電壓超過閾值，DSP立即關(guān)斷PWM輸出。
3.2 A/D電路
DSP56F805的ADC模塊具有下述特點：
1）12位精度；
2）同時或連續(xù)采樣工作方式；
3）同時采樣工作方式下，8個通道轉(zhuǎn)換時間為26.5ADC時鐘周期，即26.5×0.2μs=5.3μs；
4）可由PWM的內(nèi)部同步信號或定時器或外部信號觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換。
為提高轉(zhuǎn)換速度，本系統(tǒng)采用同時采樣工作方式，并由PWMA內(nèi)部同步信號觸發(fā)進行A/D轉(zhuǎn)換。2個ADC模塊的配對情況如下：
AN0（100Hz電流取樣）——AN4（100Hz電壓取樣）；
AN1（輸出交流電流取樣）——AN5（輸出交流電壓取樣）；
AN2（輸入直流電壓取樣）——AN6（吸收管電流取樣）；
AN3（溫度取樣）——AN7（參考電壓1.25V）。
由于ADC采樣的量有直流量和交流量，故對兩種不同的量需進行分別處理。
直流量（輸入直流電壓、溫度及參考電壓1.25V）采用一般的數(shù)字濾波處理方式，表達(dá)式如式（5）。
X=
（5）
式中：X為A/D采樣結(jié)果；
X（n－1）為第n－1次的采樣結(jié)果；
X（n）為第n次的采樣結(jié)果；
K1、K2為修正系數(shù)。
交流分量包括100Hz電壓、電流、輸出電壓、電流、吸收管電流。在一個周期內(nèi)（10ms）采樣160次，根據(jù)式（6）～式（8）算出有關(guān)的功率值。
S=Ks
[|U(i)|×|I(i)|]（6）
P=Kp
[U(i)×I(i)]（7）
Q=
（8）
式中：S為視在功率；
P為有功功率；
Q為無功功率；
Ks、Kp為修正系數(shù)。
3.3 PWM電路
DSP56F805 PWM模塊具有以下主要特點：
1）3組互補的PWM對或6個獨立的PWM；
2）死區(qū)可調(diào)；
3）半周期重裝載能力；
4）20mA輸出驅(qū)動能力。
本系統(tǒng)2個PWM模塊工作方式如下：
PWMA0，PWMA1（SPWM0，SPWM1）工作于互補的PWM對，用于產(chǎn)生SPWM調(diào)制波，載波為64kHz，調(diào)制波為100Hz；
PWMA2，PWMA3（PWM0，PWM1）工作于軟件控制的I/O，產(chǎn)生50Hz方波信號。把100Hz半波變換為50Hz全波；
PWMA4（D/A）工作于D/A，根據(jù)機內(nèi)溫度或損耗產(chǎn)生修正的信號調(diào)整吸收功率管；
PWMB0，PWMB1，PWMB2（F0～F2）工作于軟件控制的I/O，用以控制補償電路。
3.4 并機與同步電路
同步電路由PA0，PA1完成，其中PA0為輸入腳，檢測外部（其它的逆變單元）的50Hz同步信號，PA1為輸出腳，用以送出本機的50Hz同步信號。當(dāng)系統(tǒng)上電后，本機先檢測有無外部同步信號，若有則本機跟蹤外部的信號，并發(fā)出一個同步信號，若無則工作于本機的同步信號。
并機由CAN完成。CAN模塊負(fù)責(zé)收集其它逆變單元的狀態(tài)值（電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率等）并發(fā)送本身的狀態(tài)值。
3.5 檢測、控制及顯示電路
1）PD2設(shè)置為輸入口，當(dāng)S1開關(guān)合上后電源才啟動；
2）PD6，PD7設(shè)置為輸入口，分別檢測輸入接觸器狀態(tài)及輸出斷路器狀態(tài)，只有兩個都正常逆變單元才工作；
3）PB0～PB7，PD0，PD1，PE2為LCD顯示控制電路，其中PE2為輸入口，為顯示菜單按鍵S2，PD0，PD1為輸出口，控制LCD的RS及E，PB0～PB7為輸出口，送出信號給LCD的數(shù)據(jù)口DB0～DB7；
由于采用16×2位字符型LCD模塊，查手冊知LCD的門限電壓為
Vih(min)=2.2V，Vil(max)=0.6V，
符合DSP芯片的邏輯，故DSP56F805可直接驅(qū)動LCD，不須電平轉(zhuǎn)換；
4）PD3～PD5，PE4～PE7為輸出口，分別控制有關(guān)指示燈及繼電器等。
3.6 JTAG/OnCE電路
DSP56F805提供JTAG/OnCE電路可方便用戶把程序?qū)懭肫瑑?nèi)的Flash閃存，也方便用戶在線編程、修改和升級軟件。
3.7 RS-232、時鐘及電源電路
DSP56F805內(nèi)帶兩組SCI，本系統(tǒng)用了SCI0作為RS232接口，若單機使用時RS232作為通信口與PC機相連，若并機使用，則該口不用，由主監(jiān)控器負(fù)責(zé)與PC機通訊。
DSP56F805有一個帶PLL鎖相環(huán)時鐘單元，通過軟件編程可方便改變DSP的時鐘。
DSP56F805主電路由＋3.3V供電。
為防止噪聲干擾影響A/D轉(zhuǎn)換精度，A/D采用獨立供電系統(tǒng)。
若外部的數(shù)字電路有＋5V供電系統(tǒng)，與DSP接口必要時須進行電平轉(zhuǎn)換。
4 系統(tǒng)軟件
4.1 軟件原理
系統(tǒng)軟件的主要任務(wù)是實現(xiàn)數(shù)字正弦信號，并穩(wěn)定輸出信號電壓，管理各種設(shè)備，并且完成并機的協(xié)調(diào)工作。
系統(tǒng)軟件通過查表的方
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