PWM控制器的硬、軟件實現

　　系統硬件實現

　　圖1為PWM波控制的變頻調速系統原理框圖［1］。

　　圖1 變頻調速系統原理框圖

　　圖2 三相PWM波發生器原理圖

　　控制器采用AVR單片機AT90S8535，為滿足本文提出的設計要求，單片機的資源分配如下：39引腳的PA1作為A/D采樣輸入口，采樣輸出頻率；17引腳的INT1外部中斷作為電路故障信號（包括過電流、過電壓、短路）的輸入引腳，該引腳也作為“解除封鎖”控制位的輸入引腳，其作用在于：當故障發生時，由外部中斷輸入引腳的信號變化向CPU提出中斷請求，CPU響應中斷，在執行中斷服務程序中輸出PWM封鎖信號并實現閉鎖，直到解除閉鎖控制位有效時，才撤銷PWM封鎖信號，使PWM波能夠正常輸出。由于AT90S8535芯片復位時端口的初始狀態是“高”，因此封鎖信號的驅動信號均設置成“低”電平為無效狀態，此時端口輸出信號使所有功率開關管處于關斷狀態。由于計算PWM換相所需的開關數據是三相的，因而需要三個PWM波換相定時器，再加上載波周期定時器，共需要4個定時器。由于該單片機沒有4個定時器資源，所以需要單片機外部擴展一片具有三個獨立通道的可編程計數/定時器8253芯片組成三相PWM發生器，其擴展的硬件連接如圖2所示。

　　系統軟件實現

　　主程序主要完成：各接口芯片的初始化，給相應內存單元賦初值，根據口輸入狀態判正、反轉，升、降速并把判斷結果記錄在用戶設置的標志寄存器中備用。然后分別調用變頻子程序和計算子程序，算出產生三相PWM波所需的定時時間并暫存。在此過程中，由于中斷一直開放，所以不影響PWM波的實時產生，其流程圖如圖3所示。

　　中斷處理程序中：故障中斷主要用于關A、B、C三相橋臂，封鎖逆變器輸出，送出報警信號，然后返回。A、B、C三相中斷服務程序則完成相應橋臂的觸發信號輸出，裝入新的時間常數，進行中斷計數等。由于該過程三相基本相同，圖4給出了B相的中斷處理程序流程，其中載波周期中產生B相脈沖波形。

　　這種以單片機為基礎的PWM控制器，硬件簡單、可靠、軟件靈活、易變，可輸出較好的PWM波形，能滿足一般變頻調速系統的要求，特別是利用單片機串行通訊，可十分方便地組成閉環系統。

　　結語

　　分析了常見的PWM波算法；分析了等面積PWM法用于交流變頻調速系統時，使壓頻比為常數來達到恒轉矩控制的簡單實現；詳細深入地介紹了等面積PWM法在單片機控制器中的硬件和軟件實現方法。