通過(guò)優(yōu)化PWM算法提高智能微控制器控制性能解析方案

軟件流程如圖5所示。由于IPM智能模塊只有一路+15V控制電源，為了使IPM正常啟動(dòng)，上電開(kāi)始時(shí)通過(guò)依次開(kāi)通下臂的IGBT，在上臂IGBT上進(jìn)行足夠脈寬的PWM輸出，對(duì)IMP上臂驅(qū)動(dòng)電源(VUFB、VVFB、VWFB)和下臂驅(qū)動(dòng)電源(VUFS、VVFS、VWFS)上的自舉電容進(jìn)行充電。當(dāng)自舉電容為100μF，自舉電阻為50Ω的情況下，自舉充電時(shí)間約為5ms。自舉完成后通過(guò)檢測(cè)IPM的Fo輸出判斷IPM的運(yùn)行情況。正常情況Fo輸出判斷IPM的運(yùn)行情況。正常情況Fo輸出的信號(hào)為高電平，當(dāng)此端口輸出低脈沖時(shí)，表示模塊處于故障狀態(tài)，通過(guò)INT4外部中斷程序停止智能模塊的輸出。

三角載波是通過(guò)定時(shí)器由軟件方式實(shí)現(xiàn)。載波周期定時(shí)器和采樣定時(shí)器之間的關(guān)系決定著規(guī)則采樣的性質(zhì)。當(dāng)載波周期定時(shí)器和采樣定時(shí)器的周期相同時(shí)是對(duì)稱規(guī)則采樣，通過(guò)(1)式設(shè)定定時(shí)器TA0～TA2的預(yù)載寄存器;當(dāng)載波半周期定時(shí)器和采樣定時(shí)器的周期相同時(shí)是對(duì)稱規(guī)則采樣，通過(guò)(2)式進(jìn)行計(jì)算設(shè)定。

通過(guò)上述兩種方法可得到不同頻率的三相PWM波形。對(duì)變頻器輸出的特性分析，不對(duì)稱規(guī)則采樣所形成的階梯波比對(duì)稱規(guī)則采樣時(shí)更接近于正弦波，輸出電壓也高于前者。當(dāng)載波比N等于3或3的倍數(shù)時(shí)，逆變器輸出電壓中偶次諧波分量基本可以消除，其它的高次諧波分量的幅值也較小，但相應(yīng)的中斷次數(shù)和計(jì)算量將成倍增加。當(dāng)然基波信號(hào)不一定是正弦波，可以采用其它優(yōu)化PWM調(diào)制方法，同時(shí)也可以采用其它采樣方法，但需要將存儲(chǔ)在微處理器中的基波數(shù)據(jù)和采術(shù)計(jì)算公式進(jìn)行調(diào)整，可以進(jìn)行多種嘗試以達(dá)到更好的諧波特性和更高的功率因數(shù)。

該變頻器由于采用集成度較高的變頻專用微處理器和功能更強(qiáng)的智能功率模塊，體積小、成本低，特別適合家電產(chǎn)品和民用產(chǎn)品使用。主要的缺點(diǎn)是省去光耦后IPM 與微處理器只能置于同一塊PCB板上，而且上下臂控制信號(hào)的走線要盡量短。如微處理器和IPM較遠(yuǎn)時(shí)仍需通過(guò)光耦隔離，采用原有的光耦接法。

采用不對(duì)稱規(guī)則采樣所形成的階梯波更接近于正弦波。輸出頻率與輸出電壓對(duì)頻率指令執(zhí)行速度快，指令周期短，同時(shí)智能功率模塊的開(kāi)關(guān)頻率典型值達(dá)到5kHz，可以選用更大的載波比以縮短響應(yīng)時(shí)間，滿足實(shí)時(shí)控制的需要。同時(shí)智能功率模塊的各種保護(hù)措施也是高了變頻器的可靠性。