高精度三相PWM波形产生器SA4828在逆变器中的应用【精品推荐-doc】

高精度三相PWM波形产生器SA4828在逆变器中的应用【精品推荐-doc】 高精度三相PWM波形产生器SA4828在逆变器中的应用 空军大学电讯工程学院 张颖超 侯振义 Application of PWM Waveform Generator SA4828 Zhang Yingchao Hou Zhenyi摘要:SA4828是Mitel公司生产的三相PWM波形产生器～它可提供高质量～全数字的三相脉宽调制波形～而且编程简单方便～修改灵活～文中介绍了SA4828的原理及其应用在逆变器中的软、硬件方法。 关键词:脉宽调制(PWM),控制,逆变,SA4828 分类号:TN921.52 文献标识:B 文章编号:1006-6977(2000)09-0003-03 1 引言 脉宽调制(PWM)控制技术在逆变电路中得到广泛的应用，其波形产生方法有两种:一是模拟方法，二是数字方法。模拟方法电路结构复杂，有温漂现象，难以实现精确控制。数字方法则克服了上述缺点。MITEL公司生产的SA系列PWM波形产生器具有精度高、抗干扰能力强、外围电路简单等优点，其中SA4828是主要用于变频调速、逆变电源及UPS等工业领域的高精度PWM波形产生器。 2 SA4828的主要特点及控制方法 2.1 SA4828的主要特点 和Mitel公司的先前产品SA828相比，SA4828主要具有以下特点: ?具有增强型微处理器接口，可与更多的单片机兼容; ?将调制波频率的分辨率提高到16位; ?由于采用了可由用户选择的三相幅值独立控制方式，因而使得三相逆变器可用于任意不对称负载; ?有三种可供选择的输出波形，适用于多种应用场合; ?可提供软件复位功能; ?内置“看门狗”定时器以加强监控，从而提高了可靠性。 2.2 SA4828芯片的控制方法 对SA4828的控制是通过微处理器接口将数据送入芯片和两个寄存器(初始化寄存器和控制寄存 器)来实现的。初始化寄存器用于设定与逆变器有关的一些基本参数，这些参数在PWM输出端允许输出前初始化，逆变器工作以后不允许改变。 控制寄存器在工作过程中控制输出脉宽调制波的状态，从而进一步控制逆变器的运行状态。通常在工作时该寄存器常被改写以实现实时控制。 参数是通过8 个暂存器R0、R1、 R2、R3、R4、R5、R14、 R15来传送的，初始 化参数先被写入R0、R1„„R5，然后通过对R14的写操作将参数送入初始化寄存器，最后再将控制 参数写入R0、R1„R5，并通过对R15的写操作将参数送入控制寄存器。各控制寄存器的地址如1 所列。 3 参数设置 3.1 初始化参数的设置 表2为初始化参数在各个寄存器中的空间分配表。现将各参数作一说明。 a. 载波频率(CFS) n，1 载波频率fcarr的值由下式给出:f=f/(512×2) carrclk 式中;f是输入的时钟频率。n的值为对应于二进制CFS值的十进制自然数0,7。 clk b.电源频率范围(FRS) m 电源频率范围f的值由下式给出:f=2f/384 rangerangecarr 式中:m的值为与二进制的FRS值对应的十进制自然数0,6。 c.脉冲延迟时间(PDY) 脉冲延迟时间t的值由下式给出:t=(63,k)/512f pdypdycarr 式中，k的值为与二进制的PDY值对应的十进制自然数0,63。 d. 脉冲取消时间(PDT) 脉冲取消时间t由下式给出:t=(127,L)/512f pdpdycarr 式中，L的值为与二进制的PDT值对应的十进制自然数0,127。 e. 波形选择(WS) 输出波形选择控制字如表3所列。 f.幅值控制(AC) 当AC=0时，三相幅值均由R相幅值暂存器R3控制。而B相幅值暂存器R4和Y相幅值暂存器 R5内容无效。 当AC=1时，三个幅值暂存器独立控制各自的幅值，该方式适用于三相不平衡负载。 g.看门狗定时器时间设置(WD) 看门狗定时器的时间twd由下式给出:t=1024TIM/f WDclk 式中，f是输入的时钟频率，TIM是16位二进制数WD(WD15、WD14„„WD0)对应的十进制数。 clk 如果在t时间WD 内未对定时器中的数 据更新(表明程序执 行不正常)，则定时器 溢出，系统关断PWM输出。 3.2 控制参数的设置 各控制参数在暂存器R0„„R5的空间分配如表4所列。其参数说明如下: a.电源频率(PFS) 电源频率fpower的值由下式给出:f=f×PFS/65535式中，f为电源频率范围。PFS是powerrangerange16位与二进制(PFS15、PFS14„„PFS0)对应的十进制数的值。 b.电源幅值(RAMP、YAMP、BAMP) 各项幅值的百分比计算公式如下:A=A×100,/255 power 式中，A是8位幅值选择字(AMP7、AMP6„„AMP0)对应的十进制的值。 c.相序选择(F/R) 三相PWM输出的相序受控于正/反转选择位F/R，该位为0时，相序为红?黄?蓝;反之，相序 为蓝?黄?红。 d.输出禁止位(INH) 该位有效时(为“0”)，所有的PWM输出变为低电平，但不影响其它操作。一旦设置无效，输出立即恢复。 e.计数器复位(CR) 当计数器复位位(CR)为“0”时，红相相位计数器设置为“0”。 f.软件复位(RST) 当该位有效时(为“1”)，芯片复原为初始时的默认状态，它的 效果与硬件复位脚相同。 g.看门狗定时器选择(WTE) 当该位有效时(为“1”)，看门狗定时器被启用;反之，看门狗 定时器被禁止。 4 系统软、硬件的设计与实现 4.1 系统硬件连接方案 SA4828用在逆变器上的连接电路如图1所示。图中，AC交流信号经整流、逆变、隔离(对于UPS和逆变器而言，若用于变频调速，则不需要隔离电路)后输出，在控制电路中，单片机不但用来完成对SA4828的初始化、输出脉宽和频率的控制，还要处理采样数据以形成闭环控制，完成对保护信号的逻辑检测。由于51系列单片机都是地址、数据复用总线模式，故将MUX、RS引线连到高电平。SETTRIP用来快速关断PWM输出，当其有效时，TRIP端输出高电 平，指示灯亮。 4.2 系统软件设计 软件设计是整个逆变控制的核心，它决定着逆变器的输出特性。 图2给出了本系统的程序流程图。 从程序流程图中可看出:单片机先将SA4828复位，在向其传送初 始化参数和控制参数之后SA4828即可输出PWM波形，逆变器随后将处 于工作状态，这时单片机应不断查询输出状态，以便随时调整PWM输出特性，以满足系统;只要系统工作正常，看门狗定时器就不断被更新，以防止其溢出而中断PWM输出。 5 结论