PWM控制器的硬、软件实现 - 等面积PWM调制在变频调速系统的实现

　　PWM控制器的硬、软件实现

　　系统硬件实现

　　图1为PWM波控制的变频调速系统原理框图［1］。

　　图1 变频调速系统原理框图

　　图2 三相PWM波发生器原理图

　　控制器采用AVR单片机AT90S8535，为满足本文提出的设计要求，单片机的资源分配如下：39引脚的PA1作为A/D采样输入口，采样输出频率；17引脚的INT1外部中断作为电路故障信号（包括过电流、过电压、短路）的输入引脚，该引脚也作为“解除封锁”控制位的输入引脚，其作用在于：当故障发生时，由外部中断输入引脚的信号变化向CPU提出中断请求，CPU响应中断，在执行中断服务程序中输出PWM封锁信号并实现闭锁，直到解除闭锁控制位有效时，才撤销PWM封锁信号，使PWM波能够正常输出。由于AT90S8535芯片复位时端口的初始状态是“高”，因此封锁信号的驱动信号均设置成“低”电平为无效状态，此时端口输出信号使所有功率开关管处于关断状态。由于计算PWM换相所需的开关数据是三相的，因而需要三个PWM波换相定时器，再加上载波周期定时器，共需要4个定时器。由于该单片机没有4个定时器资源，所以需要单片机外部扩展一片具有三个独立通道的可编程计数/定时器8253芯片组成三相PWM发生器，其扩展的硬件连接如图2所示。

　　系统软件实现

　　主程序主要完成：各接口芯片的初始化，给相应内存单元赋初值，根据口输入状态判正、反转，升、降速并把判断结果记录在用户设置的标志寄存器中备用。然后分别调用变频子程序和计算子程序，算出产生三相PWM波所需的定时时间并暂存。在此过程中，由于中断一直开放，所以不影响PWM波的实时产生，其流程图如图3所示。

　　中断处理程序中：故障中断主要用于关A、B、C三相桥臂，封锁逆变器输出，送出报警信号，然后返回。A、B、C三相中断服务程序则完成相应桥臂的触发信号输出，装入新的时间常数，进行中断计数等。由于该过程三相基本相同，图4给出了B相的中断处理程序流程，其中载波周期中产生B相脉冲波形。

　　这种以单片机为基础的PWM控制器，硬件简单、可靠、软件灵活、易变，可输出较好的PWM波形，能满足一般变频调速系统的要求，特别是利用单片机串行通讯，可十分方便地组成闭环系统。

　　结语

　　分析了常见的PWM波算法；分析了等面积PWM法用于交流变频调速系统时，使压频比为常数来达到恒转矩控制的简单实现；详细深入地介绍了等面积PWM法在单片机控制器中的硬件和软件实现方法。