用MC9S12H256实现异步电机变频调速

3 算法与控制策略

3.1 调制度与载波比的选择

SPWM变频有一个原则，即在尽可能的范围内保持转子磁通不变。所以，我们在设计算法时规定了输出频率和电压的关系。为了充分利用本型号单片机强大的计算功能，我们采用分段同步调制的方法；在一定的频率范围内，采用同步调制，保持输出波形对称；当频率下降幅度较陡时，将载波比分段一级一级增加。具体来说就是使逆变器整个变频范围划分为多个频段，在每个频段内维持载波比恒定。如表2所列，调制定M定义为正弦调制波参考信号峰值Urm塑封电感与三解载波峰值Utm之比，载波比N定义为三角载波频率ft与正弦调制波频率fr之比。表2可建于Flash中，方便在程序中读取，查表时调制度要进行插值运算。

3.2 PWM波形的生成

考虑到工程上的可实现性以及输出波形的精度，采用了规则采样二法进行采样，如图4所示。

在三角载波的固定负峰值位置找到正弦调制波的采样电压值，也就是图4中E点，然后过E点作水平线，截得三角波A、B两点，从而确定脉宽时间t2。在这种采样共模电感器法中，每个周期的采样时刻是固定的。根据脉冲电压对三角载波的对称性以及三相电压的特性，可知三相脉宽t和周期t2a～t2c的计算公式如下：

t2a=T[1+Msin(ω1te0603电感)]/2

t2b=T[1+Msin(ω1te+2π/3)]/2]

t2c=T[1+Msin(ω1te+4π/3)]/2

t=T[3+Msin(ω1te)]/4

其中：T—三角载波的周期；

ω1—正弦调制波的角频率；

te—三角载波的负峰值时刻。

考虑到该型号单片机的高速计算能力，我们采用以实时计算为主的波形生成方法：即先在芯片自带Flash中存储正弦函数的值，根据键盘输入的期望速度和光电编码器的反馈速度，按照一定的控制算法，计算出电机的工作频率。然后，查表2取出M和N，再查正弦表，根据上述公式计算出每一相的脉冲宽度和周期，再设置相应通道的PWM模块寄存器来产生期望的PWM波形。

3.3 控制策略和PWM通道系统参数设置

控制策略采用转差矢量变换，此外还有过电流、过电压保护等其它一些细节问题。限于篇幅，此处不详细介绍。由表2可知，为了匹配相应的开关频率，我们必须为每一个PWM通道选用恰当的时钟源。经过分析，将ClockSA作为0、1、4、5通道时钟源；将ClockSB作为2、3通道时钟源，并将PWMCLK设为$FD；将PWMPRCLK设为$55；将PWMSCLA/B设为$40，这样ClockSA=ClockSB=16M/32/128=2048Hz，所以开频率范围为（2048/512，2048）=(4,2048)Hz。显然，表2所要求的开关频率在个范围之内。

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