1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.使用單片機(jī)機(jī)設(shè)計(jì)的的通用變變頻器1 引 言言 變頻器是從從上世紀(jì)紀(jì)中葉發(fā)發(fā)展起來來的一種種交流調(diào)調(diào)速設(shè)備備。它是是為了解解決傳統(tǒng)統(tǒng)的交流流電機(jī)調(diào)調(diào)速困難難、傳統(tǒng)統(tǒng)的交變變速設(shè)備備不但結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜且效率率和可靠靠性均不不盡人意意的缺點(diǎn)點(diǎn)而出現(xiàn)現(xiàn)的。由由于其使使交流電電機(jī)的調(diào)調(diào)速范圍圍和調(diào)速速性能均均大為提提升，因因此交流流電機(jī)逐逐漸代替替直流電電機(jī)出現(xiàn)現(xiàn)在各種種應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域，即即便是以以往只可可能是直直流電機(jī)機(jī)出現(xiàn)的的伺服控控制領(lǐng)域域。隨著著電力半半導(dǎo)體長長足發(fā)

2、展展，變頻頻器也隨隨之不斷斷進(jìn)步。如如今變頻頻器已深深入我們們的日常常生活，隨隨處可見見其為我我們服務(wù)務(wù)的身影影。 本文主要介介紹利用用SPMMC755F24413AA和IPPM（PPS2118655A）實(shí)實(shí)現(xiàn)通用用變頻器器的開發(fā)發(fā)。SPPMC775F224133A是由由臺(tái)灣凌凌陽公司司新推出出針對(duì)工工業(yè)和家家電變頻頻專用的的MCUU。它是是nnSP系系列產(chǎn)品品的一個(gè)個(gè)新成員員，它在在4.55V55.5VV工作電電壓范圍圍內(nèi)的工工作速度度范圍為為0224MHHz，擁擁有2KK字SRRAM和和32KK字閃存存ROMM；644個(gè)可編編程的多多功能II/O端端口；55個(gè)通用用16位位定時(shí)器器/計(jì)數(shù)數(shù)

3、器，且且每個(gè)定定時(shí)器均均有PWWM發(fā)生生的事件件捕獲功功能；22個(gè)專用用于定時(shí)時(shí)可編程程周期定定時(shí)器；可編程程看門狗狗；低電電壓復(fù)位位/監(jiān)測測功能；8通道道10位位模-數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換。SSPMCC75FF24113A在在電機(jī)控控制領(lǐng)域域有相當(dāng)當(dāng)優(yōu)秀的的表現(xiàn)。 本文所設(shè)計(jì)計(jì)的變頻頻器具備備一下標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)變頻頻器的所所有功能能。是SSPMCC75FF24113A的的一種基基本應(yīng)用用。本文文的目的的主要是是給讀者者一個(gè)用用SPMMC755F24413AA實(shí)現(xiàn)變變頻驅(qū)動(dòng)動(dòng)的例子子，讓讀讀者對(duì)SSPMCC75FF24113A有有更深的的了解。本本文所設(shè)設(shè)計(jì)的系系統(tǒng)具備備以下功功能：括括電機(jī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)、異異常事件件處理

4、、運(yùn)運(yùn)行參數(shù)數(shù)的設(shè)置置、信息息狀態(tài)管管理、通通信鏈路路接口、人人機(jī)交互互接口等等幾部分分。 2 芯片特特性簡介介 本系統(tǒng)是基基于智能能功率模模組芯片片和SPPMC775F224133A實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的通用用變頻器器方案，下下面介紹紹SPMMC755F24413AA的特性性。 SPMC775F224133A 是是nnSP系系列產(chǎn)品品的一個(gè)個(gè)新成員員，是凌凌陽科技技新推出出的一個(gè)個(gè)16位位結(jié)構(gòu)的的微控制制器。與與其它nSSP產(chǎn)品品不同的的是，SSPMCC75FF24113A主主要應(yīng)用用在工控控或是家家電的變變頻驅(qū)動(dòng)動(dòng)領(lǐng)域。由由于其擁擁有出色色性能定定時(shí)器PPWM信信號(hào)發(fā)生生器組。因因此，SSPMCC75F

5、F24113A可可以方便便的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)各種電電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)方案。 SPMC775F224133A在44.5VV5.5V工工作電壓壓范圍內(nèi)內(nèi)的工作作速度范范圍為00244MHzz，擁有有2K字字SRAAM和332K字字閃存RROM；64個(gè)個(gè)可編程程的多功功能I/O端口口；5個(gè)個(gè)通用116位定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器器，且每每個(gè)定時(shí)時(shí)器均有有PWMM發(fā)生的的事件捕捕獲功能能；2個(gè)個(gè)專用于于定時(shí)可可編程周周期定時(shí)時(shí)器；可可編程看看門狗；低電壓壓復(fù)位/監(jiān)測功功能；88通道110位模模-數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。SSPMCC75FF24113A在在電機(jī)控控制領(lǐng)域域有相當(dāng)當(dāng)優(yōu)秀的的表現(xiàn)。特特性包括括： 凌陽116位nSSP處理理器(IIS

6、A 1.22) 工作作電壓： 內(nèi)核核：4.5V5.55V 最高高運(yùn)行速速度：224MHHz 工作作溫度： -440 855 芯片片內(nèi)存儲(chǔ)儲(chǔ)器： 32KKW (32KK166) FFlassh 22KW (2KK166) SSRAMM 基于于時(shí)鐘發(fā)發(fā)生模塊塊的鎖相相環(huán)電路路 看門門狗定時(shí)時(shí)器 100位模/數(shù)轉(zhuǎn)換換器 88通道輸輸入 110uss (1100kkHz)轉(zhuǎn)換時(shí)時(shí)間 串行行通訊接接口 通通用異步步串行通通訊接口口(UAART) 標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)外圍接接口(SSPI) 總計(jì)計(jì)64個(gè)個(gè)通用輸輸入輸出出管腳 電源源管理 2種低低功耗模模式：WWaitt/Sttanddby 每個(gè)外外設(shè)都可可以獨(dú)立立的供

7、電電 兩個(gè)個(gè)比較匹匹配定時(shí)時(shí)器 5個(gè)個(gè)16位位通用定定時(shí)器 2個(gè)個(gè)用于脈脈寬調(diào)制制，2個(gè)個(gè)用于速速度捕獲獲，1個(gè)個(gè)用于速速度反饋饋環(huán) MCCP定時(shí)時(shí)器3支支持 TTIO33ATTIO33F, MCPP定時(shí)器器4支持持 TIIO4AATIIO4FF 脈寬寬調(diào)制定定時(shí)器支支持遞增增/遞減減計(jì)數(shù) PDDC定時(shí)時(shí)器0/1均支支持3通通道的TTIO00ATTIO00C輸入入捕獲 TPPM定時(shí)時(shí)器2支支持捕獲獲/脈寬寬調(diào)制 122個(gè)166位脈寬寬調(diào)制輸輸出 2通通道的電電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)脈寬調(diào)調(diào)制輸出出(互補(bǔ)補(bǔ)的3相相6路脈脈寬調(diào)制制輸出) TIIO3AATIIO3FF利用 MCPP 定時(shí)時(shí)器3工工作, TIOO

8、4ATIOO4F利利用MCCP定時(shí)時(shí)器4工工作 中心心(ceenteer)或或邊沿(edgge)脈脈寬調(diào)制制輸出 通過過外部錯(cuò)錯(cuò)誤保護(hù)護(hù)管腳進(jìn)進(jìn)行脈寬寬調(diào)制輸輸出保護(hù)護(hù) 可編編程的死死區(qū)控制制(Deead timme cconttroll) 脈寬寬調(diào)制服服務(wù)和錯(cuò)錯(cuò)誤中斷斷發(fā)生 具備備驅(qū)動(dòng)交交流感應(yīng)應(yīng)電機(jī)和和直流無無刷電機(jī)機(jī)的能力力 內(nèi)嵌嵌在線仿仿真功能能 3 系統(tǒng)總總體方案案介紹 本通用變頻頻器系統(tǒng)統(tǒng)主要由由凌陽十十六位單單片機(jī)SSPMCC75FF24113A、三三凌的IIPM功功率模組組芯片PPS2118655A組成成，系統(tǒng)統(tǒng)框圖如如圖 33-1。圖 3-1系統(tǒng)框圖 這個(gè)系統(tǒng)的的功能：系統(tǒng)運(yùn)

9、行參參數(shù)可調(diào)調(diào)化，以以適應(yīng)不不同應(yīng)用用的需要要；擁有有實(shí)時(shí)的的信息和和狀態(tài)顯顯示，主主要用于于當(dāng)前系系統(tǒng)的狀狀態(tài)信息息顯示和和人機(jī)接接口的一一部分；帶有系系統(tǒng)參數(shù)數(shù)設(shè)置和和控制用用的鍵盤盤；擁有有8個(gè)數(shù)數(shù)字控制制端口，以以方便用用戶的遠(yuǎn)遠(yuǎn)程操控控，端口口的具體體功能可可通過設(shè)設(shè)置來更更改；具具備模擬擬控制接接口；完完備的系系統(tǒng)保護(hù)護(hù)功能，在在系統(tǒng)異異常時(shí)保保護(hù)系統(tǒng)統(tǒng)不受損損壞；系統(tǒng)工作流流程： 主控MCUU接收根根據(jù)設(shè)置置來自鍵鍵盤和數(shù)數(shù)字或是是模擬接接口的控控制信息息合成驅(qū)驅(qū)動(dòng)電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)所所用的驅(qū)驅(qū)動(dòng)信號(hào)號(hào)，信號(hào)號(hào)經(jīng)IPPM功率率變換后后驅(qū)動(dòng)電電機(jī)。同同時(shí)主控控MCUU會(huì)隨時(shí)時(shí)監(jiān)視系系統(tǒng)的運(yùn)

10、運(yùn)行，一一旦出現(xiàn)現(xiàn)異常便便會(huì)立即即保護(hù)，同同時(shí)報(bào)警警，以提提醒用戶戶進(jìn)行處處理。 4 系統(tǒng)硬硬件設(shè)計(jì)計(jì) 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部部分的電電路原理理圖如圖圖 4-1。其其中PSS218865AA內(nèi)部是是一個(gè)三三相的功功率橋相相應(yīng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路，用用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)SPWWM信號(hào)號(hào)到驅(qū)動(dòng)動(dòng)電機(jī)的的功率變變換功能能。SPPMC775F224133A 單單片機(jī)的的主要作作用：1. 產(chǎn)生生驅(qū)動(dòng)電電機(jī)所需需的SPPWM信信號(hào)。2. 完成成人機(jī)交交互，方方便用戶戶對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)的控制制。3. 處理理相關(guān)的的異常信信息，確確保系統(tǒng)統(tǒng)的安全全可靠。 SPMC775F224133A產(chǎn)生生的三相相互補(bǔ)的的PWMM信號(hào)經(jīng)經(jīng)由芯片片的IOOB05輸出

11、出，控制制PS2218665A的的三相全全橋電路路，信號(hào)號(hào)經(jīng)功率率合成放放大后從從OUTT_U、OOUT_V、OOUT_W三個(gè)個(gè)端子輸輸出并控控制電機(jī)機(jī)。同時(shí)時(shí)，U相相和W相相的信號(hào)號(hào)還會(huì)通通過電流流互感器器，為系系統(tǒng)控制制提供電電流傳感感信號(hào)。SSPMCC75FF24113A的的IOBB6是錯(cuò)錯(cuò)誤偵測測輸入端端，通過過對(duì)其傳傳回信號(hào)號(hào)的檢測測，一旦旦PS2218665A出出現(xiàn)工作作異常（如如過壓、欠欠壓、過過流、過過熱），驅(qū)驅(qū)動(dòng)硬件件會(huì)立即即禁止PPS2118655A工作作，同時(shí)時(shí)申請(qǐng)中中斷，請(qǐng)請(qǐng)求CPPU處理理。 圖 4-11中的電電阻是上上拉電阻阻，因PPS2118655A的故故障輸出出

12、信號(hào)是是集電極極開路輸輸出的，同同時(shí)這個(gè)個(gè)信號(hào)是是低有效效的。 圖 4-1系統(tǒng)電路原理圖 由于其它模模塊屬于于通常的的一些模模塊，此此處不再再詳述。整整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)還請(qǐng)參參考圖 3-11。 5 系統(tǒng)軟軟件設(shè)計(jì)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)軟軟件分為為三部分分：1. 電機(jī)機(jī)的核心心驅(qū)動(dòng)程程序，這這部分主主要是產(chǎn)產(chǎn)生電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)所所用的SSPWMM信號(hào)發(fā)發(fā)生器，和和一些相相關(guān)的驅(qū)驅(qū)動(dòng)服務(wù)務(wù)程序；2. 系統(tǒng)統(tǒng)控制程程序；3. 人機(jī)機(jī)接口界界面程序序； 該系統(tǒng)核心心驅(qū)動(dòng)部部分的結(jié)結(jié)構(gòu)如圖圖 5-1。在在這里使使用直接接數(shù)字頻頻率合成成的方法法去實(shí)現(xiàn)現(xiàn)SPWWM信號(hào)號(hào)的產(chǎn)生生，只不不過是用用PWMM發(fā)生器器替代了了DA

13、CC。這部部分結(jié)構(gòu)構(gòu)（除PPWM發(fā)發(fā)生模塊塊）將在在PWMM的周期期中斷中中用軟件件實(shí)現(xiàn)。這這里的調(diào)調(diào)制系數(shù)數(shù)計(jì)算和和乘法器器主要是是為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)波形的的幅度控控制和電電源波動(dòng)動(dòng)補(bǔ)嘗用用的。 圖 5-1 驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)波形合成的的PWMM周期中中斷服務(wù)務(wù)子程序序的流程程如圖 5-22，程序序首先判判斷是否否有波形形參數(shù)更更新，以以此實(shí)現(xiàn)現(xiàn)波形參參數(shù)的一一次性同同步更新新，以防防止參數(shù)數(shù)修改不不同步對(duì)對(duì)發(fā)生信信號(hào)的影影響。而而后程序序會(huì)根據(jù)據(jù)圖 55-1的的結(jié)構(gòu)流流程依次次執(zhí)行，完完成后返返回。 圖 5-2 中斷服務(wù)子程序流程圖系統(tǒng)控制部部分是整整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)協(xié)調(diào)的的心臟。整整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)都在其其協(xié)調(diào)下下有條不不紊的工工作。這這部分主主要是根根據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)置和和當(dāng)前系系統(tǒng)的狀狀態(tài)給出出相應(yīng)的的控制信信息，以以確保系系統(tǒng)的可可靠運(yùn)行行。 人機(jī)接口界界面程序序，這部部主要是是為用戶戶提供一一個(gè)簡單單易用的的交互接接口，以以方便用用戶對(duì)變變頻器的的可靠控控制。包包括變頻頻器的起起停、各各種運(yùn)行行參數(shù)的的設(shè)置都都在這一一層面上上執(zhí)行。 6 結(jié) 語語 通常，在開開發(fā)變頻頻設(shè)備的的過程中中，需要要編寫實(shí)實(shí)時(shí)性、程程序可讀讀性強(qiáng)的的代碼，這這時(shí)就需需要采用用混合編編程。而而凌陽的的mnnSP IDEE具有良良好的編編程環(huán)境境，它可可以很輕輕松、容容易地進(jìn)進(jìn)行混合合編程（在在C程序序中調(diào)用用匯編程程序，在在匯編程程