SPMC75实现交流变频驱动控制

1、敖SPMC75实昂现交流变频驱动安控制按摘 要：变频驱胺动技术已深入我澳们生活的每个角昂落，如变频空调罢、冰箱、洗衣机暗等家电。现在变哎频驱动主要使用蔼PWM合成驱动笆方式，这要求其板控制器有很强的耙PWM生成能力阿。跋 伴SPMC75系肮列单片机是由凌奥阳科技设计开发瓣的16位微控制阿器芯片，具有变岸频专用的PWM捌发生模块，其内矮核采用凌阳科技按自主知识产权的叭nSP微处疤理器。SPMC鞍75系列单片机跋集成了能产生变癌频电机驱动的P唉WM发生器、多扒功能捕获比较模白块、BLDC电癌机驱动专用位置瓣侦测接口、两相肮增量编码器接口鞍等硬件模块；以埃及多功能I/O哀口、同步和异步版串行口、AD

2、C扮、定时计数器等阿功能模块，利用暗这些硬件模块支啊持，SPMC7爸5可以完成诸如捌家电用变频驱动敖器、标准工业变俺频驱动器、多环皑伺服驱动系统等般复杂应用。唉本文介绍采用S跋PMC奥75F扒2413A稗实现交流变频驱碍动控制的应用。疤关键词：SPM柏C75 VVV胺F 交流变频爱1 引言俺系统输入电案源电压为AC1胺10V/AC2靶20V，经全波蔼整流后供系统使拜用。系统使用S芭unplus公办司的SPMC背75F邦2413A笆产生AC三相异疤步电机的VVV安F控制所需的S板PWM信号,并白完成 系统控制扮。使用智能功率按模块实现电机的绊功率驱动。在A笆C220V输入瓣时，系统最大能斑驱动1

3、.5KW罢的负载。系统的安变频区间为2H按z200Hz吧。凹2 系统框图挨系统结构如俺图2-1所示，把主要由变频电机啊、电源供给、I安PM功率放大、皑IPM隔离驱动版、SPMC瓣75F般2413A阿组成的控制核心熬几部分构成。扒图 2-1 系艾统结构图搬3 感应马达V霸/F控制半3.1 功能描案述半利用SPM安C坝75F跋2413A阿的TMR3实现昂AC三相异步电矮机的V/F开环叭控制。使用DD巴S（直接数字频把率合成）的方式奥产生控制所需要瓣的三相SPWM绊。根据电机的V伴/F曲线随频率蔼自动调整输出电吧压的大小。由于背DDS固有的特敖点，在进行频率罢调整的过程中相岸位是连续的，用笆户可以在

4、任何时拔候更改输出频率案而不需关心当前啊的相位问题。同半时，用户可以根蔼据自己需要更换盎波形数据表而实半现非正弦的波形斑输出。班3.2 设计原霸理办3.2.1疤 感应马达V/阿F控制原理八在电机调速阿时，最重要是要盎保持磁通为额定俺值不变。在直流耙电机中，励磁系哀统独立，只要对熬电枢进行合适的凹补尝，保持不变癌很容易。而在交阿流异步电机中，搬磁通是定子和转胺子的磁势合成的伴。而且满足：笆（3-1）伴式中：蔼-气隙磁通在暗定子每相中的感柏应电动势的有效版值；柏-定子频率；癌-定子每相绕吧组的串联匝数；暗-基波绕组系拔数；扒-每极气隙磁斑通量；版由式（2-安-1）可知，只凹要控制好和，便碍可达到控

5、制磁通岸的目的，为此，爱得考虑基频以下绊和基频以上两种绊工作情况。敖1.基频以下调爸速哎由式（2-1案）可知，只要保摆持为常值，就可扳以保持不变。但埃是，绕组中的感按应电动势是很难盎直接控制的，在瓣电动势较高时可捌以忽略定子绕组叭的阻抗压降而认哎定，则有 = 巴常值；在低频时啊和都比较小，这稗时不能忽略，可佰以人为的抬高去鞍补尝定子绕组的拔阻抗压降。佰2.基频以上调懊速版当基频以上靶调速时，频率往办上升高，但却不暗能比额定电压还胺要大，顶多只能艾使 =。因此，斑由式（3-1百）可知，这将迫八使磁通与频率成芭反比，相当于直哎流电机弱磁升速瓣的情况。碍将以上二种情况皑结合起来就可以邦得到异步电机如

6、按图 3-1所示俺的变频调速特性暗。同时这也是变碍频电机调速的V班/F曲线图。在颁实际运用中，V背/F开环控制也哎是沿着这条曲线按进行的。吧图 3-1 三鞍相感应电机的V翱/F曲线稗3.2.2翱 正弦波生成原笆理班要使三相感昂应马达正常运行败，需要使其电枢把绕组通以三相交半变电流，以产生凹圆形旋转磁场。拔产生三相交变电败流的方法有很多袄，本例中使用S靶PWM来产生三板相正弦电流。图办 3-2 是三按相SPWM生成胺原理耙图 3-2 三昂相SPWM生成板原理八本例使用D哀DS（直接数字捌频率合成）的方俺式产生SPWM班。如图3 -3颁 所示，整个系跋统是一个典型的白DDS频率合成般系统，只不过用

7、扮PWM发生模块伴去替换了传统的澳DAC。在本系案统中波形数据表皑的大小为102叭4点，PWM载芭波频率为10K挨Hz。波形数据佰表取1024点胺一是为了计算方安便，因为在相位耙累加后查表的过鞍程中有一个相位盎截取的操作（我霸们的相位累加器叭是16位的，而唉波形数据表是1艾024点-1瓣0位），为了加笆快这一处理过程笆，选用以大小的颁表有利于加快处熬理过程，以尽量办节约CPU的运柏算时间。同时当霸波形数据表为1盎024点时，波案形发生过程中的艾理论的最大相位摆误差这样加上软办件处理过程中引摆起的一些相位抖哎动，最大的相位稗误差也不会超过哎。同时，在三相奥同时产生时，由蔼于表的大小是，澳不是3的

8、整数倍案，因此代表和相皑位差的常数会有袄的误差，会使三伴相之间的相位关叭系不是整好的和啊，但误差不会超胺过。还有，较大拔的数据表有利于鞍保证低频时的波傲形精度。拜图 3-3 三霸相SPWM生成暗原理图爱注意：本例暗所讨论的岸一些公式都是保案证波形的幅度精凹度比相位精度高般情况。实际上，白当幅度精度变差绊时，相位误差会芭变大。本例中的吧波形数据表不限傲于标准的正弦表疤，用户可以根据扳自己的需要决定般自己的波形。如皑加入三次谐波的邦增强型波形等。爸在V/F控制中吧，当频率比基频奥低时，调制系数拔小于1，有效样百点数会比实际样拜点数少，因为幅耙度调制使波形的翱幅度分辩率下降艾，会出现样点重碍复的情况

9、。因此板，建议用户在低翱频时提高PWM霸的分辨率。爱4 软件说明艾系统的软件搬部分主要是完成伴AC变频马达的办V/F开环变频盎驱动功能，主要跋包括SPWM发霸生的中断服务函皑数，DMC通信霸协调等几个部分扮。拔4.1 主流程奥与说明斑主程序在完肮成系统初始化以白后，就不断检测扒有没有来自PC靶的控制信息，如叭果有便完成相应暗的控制功能，没澳有就继续检测。扮主程序主要完成埃各个模块的初始把化，而后便监视罢UART的数据伴接收情况，如果澳收到了有效的波跋形参数数据，则熬调用SPMC7癌5_SPWM_般VF_acco搬unt(uns埃igned i柏nt F,un白signed 爱int Kvf搬,

10、int Mo澳to) 对波形邦参数进行预置更按新，而波形数据坝将在预置更新完艾成后的第一个P搬WM周期中断中爱完成波形数据更哀新操作。主程序暗流程如图 4-暗1所示。矮图 4-1 主暗程序流程懊4.2 中断子哎流程与说明暗进入PWM霸的周期中断片后百，程序首先判断疤有没有新的波形澳参数设置，如果岸没有就直接进入扮DDS频率合成颁，如果有则先更矮新波形参数（相绊位增量和幅度调熬制系数），而后佰进入DDS频率翱合成。DDS合白成是在每一次P伴WM的周期中断艾，波形相位在原芭相位的基础上加靶上用户设置的相盎位增量值N（这百个值正比于波形疤频率），而后查澳出这个相位所对班应的幅度值，同癌时还查出距这个吧相位120度和疤240度的二个办相位对应的幅度傲值，最后将这三扒个值分别乘以幅哀度调制系数AM肮后送入PWM产爸生模块产生相应阿占空比的PWM八信号。其流程图癌如图 4-2所芭示。八x图4-2 T凹MR3周期中断按服务流程柏5 实测波形扒以下是驱动扒例的实测电流波八形