μPD789842在變頻空調(diào)中的應(yīng)用

摘要：介紹了專用于控制三相逆變器的單片機(jī)μPD789842的資源配置和結(jié)構(gòu)功能，同時(shí)以變頻空調(diào)控制器的設(shè)計(jì)為例，說明了用μPD789842實(shí)現(xiàn)其 SPWM波形輸出的具體方法。 關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速;逆變器;SPWM 變頻調(diào)速具有優(yōu)良的調(diào)速性能，而數(shù)字變頻調(diào)速則使得變頻調(diào)速的應(yīng)用技術(shù)更加先進(jìn)。μPD789842是NEC公司生產(chǎn)的專用于控制三相逆變器的單片機(jī)。它有三相PWM輸出，可驅(qū)動(dòng)IPM智能功率模塊，實(shí)現(xiàn)交-直-交數(shù)字變頻調(diào)速。與使用普通單片機(jī)實(shí)現(xiàn)交-直-交數(shù)字變頻調(diào)速的方法相比，用 μPD789842實(shí)現(xiàn)交-直-交數(shù)字變頻調(diào)速具有硬件功能更強(qiáng)、軟件編程更加方便的特點(diǎn)。下面以μPD789842在變頻空調(diào)控制器中的應(yīng)用為例說明用 μPD789842 實(shí)現(xiàn)數(shù)字變頻調(diào)速的方法。

1　μPD789842的功能 1.1 μPD789842的資源配置 μPD789842的管腳排列如圖1所示。其內(nèi)部資源配置如下： ● ROM：8kB; ● RAM：256字節(jié);

● SFR：256字節(jié); ● I/O口：P08位)P1(8位)，P2(6位多功能口)，P6(8位多功能口); ● UART：1路; ● 定時(shí)器：6路。其中10位逆變器控制定時(shí)器1路，8位定時(shí)器/事件計(jì)數(shù)器2路，8位定時(shí)器計(jì)數(shù)器1路，計(jì)時(shí)定時(shí)器1路，看門狗定時(shí)器1路; ● 8位A/D轉(zhuǎn)換：8路; ● 乘法器：10位%26;#215;10位; ● 矢量中斷源：15個(gè); ● 電源電壓：4.0～5.5V; ● 晶振：8.38MHz(最小指令執(zhí)行時(shí)間為0.96μs。 1.2 μPD789842的功能 采用μPD789842作變頻空調(diào)室外機(jī)的MCU的原理圖如圖2所示。圖中，μPD789842的TO70～TO75輸出的三相PWM信號可用于驅(qū)動(dòng)IPM，而從TOFF7輸入到IPM的故障信號則用于保護(hù)IPM。環(huán)境溫度和電流電壓等模擬量從P6口輸入。工作時(shí)，μPD789842將檢測到的信息通過UART傳給室外機(jī)。本設(shè)計(jì)將室外機(jī)作為上位機(jī)，室內(nèi)機(jī)作為下位機(jī)。當(dāng)室外機(jī)將頻率信號傳給室內(nèi)機(jī)后，室內(nèi)機(jī)即可輸出所希望的正弦PWM信號(SPWM)。

2　SPWM的實(shí)現(xiàn) 2.1 逆變器控制定時(shí)器 逆變器控制定時(shí)器的功能框圖如圖3所示。其中定時(shí)器TM7為10位加減計(jì)數(shù)器，其值的大小決定著載波頻率;CM0～CM3為10位比較寄存器，其值大小決定方波的占空比;BFCM0～BFCM3為緩沖寄存器;DTIME為死區(qū)時(shí)間重載寄存器;DTM0～DTM2為死區(qū)時(shí)間定時(shí)器。 2.2 PWM波形的產(chǎn)生 用定時(shí)器TM7產(chǎn)生PWM波形的原理如圖4所示。由該波形圖可見：當(dāng)定時(shí)器TM7向上/下計(jì)數(shù)到與CM0～CM2比較寄存器的值相等時(shí)，TO70～TO75輸出將發(fā)生翻轉(zhuǎn)，而當(dāng)定時(shí)器TM7向下計(jì)數(shù)到零時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)生中斷，這時(shí)，各寄存器將重新賦值，為下一輪輸出作準(zhǔn)備。 圖4 PWM波形原理圖 2.3 SPWM波形的產(chǎn)生 在輸出PWM波形的基礎(chǔ)上，當(dāng)CM0～CM2比較寄存器的值按正弦規(guī)律變化時(shí)，TO70～TO75將輸出正弦PWM波形。

因而可先作一張正弦函數(shù)表放在ROM或外部E2PROM中用于查表。室外機(jī)頻率值和載波頻率決定載波比λ，然后由λ計(jì)算出查正弦函數(shù)表的步長(即調(diào)頻);而在調(diào)壓時(shí)，則可根據(jù)異步電機(jī)的工作原理和V/F控制原則，制作一張V/F曲線表放在ROM中，然后由室外機(jī)頻率值查表得到電壓值，并由電壓值計(jì)算出對應(yīng)的調(diào)制度α。如需考慮直流電壓變化，還可根據(jù)其變化對調(diào)制度α進(jìn)行補(bǔ)償。圖5給出了變頻控制模塊的軟件流程圖。 3　結(jié)束語 在進(jìn)行數(shù)字變頻時(shí)，采用異步調(diào)制較為方便。設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)壓縮機(jī)數(shù)據(jù)來決定載波頻率和載波比λ的范圍。一般μPD789842的載波頻率約為3kHz，輸出頻率為10～110Hz。在壓縮機(jī)的額定工作點(diǎn)時(shí)，其諧波最小，因而效果也最好。