劉 彬

(遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

三相PWM集成控制器MA818的參數(shù)計(jì)算與設(shè)置

劉 彬

(遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

介紹了三相PWM集成控制器MA818的工作原理，并對(duì)MA818 的初始化寄存器和控制寄存器的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了選擇、計(jì)算與設(shè)置。

MA818 PWM控制 參數(shù)計(jì)算 參數(shù)設(shè)置

可產(chǎn)生三相脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation,PWM)控制信號(hào)的大規(guī)模集成電路芯片MA8l8采用標(biāo)準(zhǔn)雙列直插式40腳封裝或44腳方形塑料封裝。該芯片與SLE4520相似，是一種通用的可編程微機(jī)控制外圍芯片，雖然它必須與微處理器配合使用，但微機(jī)的介入程度很低。MA8l8本身功能比SLE4520要強(qiáng)大的多，極其適用于控制絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)，廣泛應(yīng)用于三相PWM變頻器中[1]。而MA818在逆變器中應(yīng)用時(shí)，輸出波形為純正弦波，其載波頻率、調(diào)制頻率、脈沖延時(shí)時(shí)間及脈沖刪除間隔等參數(shù)直接影響逆變器的工作狀態(tài)，因此正確設(shè)置MA818的初始化寄存器和控制寄存器參數(shù)至關(guān)重要。

在此，筆者主要完成對(duì)三相PWM集成控制器MA818相關(guān)工作參數(shù)的計(jì)算與設(shè)置，實(shí)現(xiàn)逆變器PWM控制方便、工作安全、高效的目的。

1 MA818工作原理

MA818通過(guò)接收和儲(chǔ)存微處理器命令，控制其內(nèi)部EPROM讀取調(diào)制波形，輸出8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平，驅(qū)動(dòng)逆變器的6個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件。MA818可由軟件設(shè)定其載波頻率、調(diào)制頻率、調(diào)制波幅值、過(guò)調(diào)制選擇、最小脈沖寬度、死區(qū)時(shí)間和旋轉(zhuǎn)方向。微處理器通過(guò)向初始化寄存器和控制寄存器輸入命令字，初始化寄存器以確定與電機(jī)和逆變器有關(guān)的工作參數(shù)，控制寄存器用來(lái)控制PWM輸出控制電機(jī)的啟/停、加/減速及正/反轉(zhuǎn)等[2]。

MA818由微處理器通過(guò)MOTEL總線(xiàn)接口控制，微處理器從MA818外部EPROM中直接讀取調(diào)制波形，三角波載波頻率可選，最高可以達(dá)到24kHz。MA818輸出調(diào)制頻率的可達(dá)4kHz，輸出頻率分辨率可精確到12位字長(zhǎng)。其內(nèi)部有用于接收并存儲(chǔ)微處理器命令(控制字)的暫存器R0、R1、R2，虛擬寄存器R3、R4，24位初始化寄存器和24位控制寄存器。MOTEL總線(xiàn)接口的8位數(shù)據(jù)分3次分別送到3個(gè)暫存器R0、R1、R2中，然后數(shù)據(jù)送達(dá)24位寄存器。虛擬寄存器R3、R4用來(lái)控制數(shù)據(jù)從暫存器R0、R1、R3送到初始化寄存器或控制寄存器中，向R3傳送數(shù)據(jù)的寫(xiě)指令控制數(shù)據(jù)從R0、R1、R3傳送到控制寄存器，向R4傳送數(shù)據(jù)的寫(xiě)指令控制數(shù)據(jù)從R0、R1、R3傳送到初始化寄存器，具體的地址分配見(jiàn)表1。而產(chǎn)生的PWM脈沖序列調(diào)制波形由MA818從外部EPROM中直接讀取，無(wú)需通過(guò)微處理器的輔助[3]。

表1 R0、R1、R2、R3和R4的地址分配

2 MA818的參數(shù)計(jì)算與設(shè)置

2.1初始化寄存器的設(shè)置

初始化寄存器用來(lái)確定載波頻率、調(diào)制頻率范圍、脈沖延時(shí)時(shí)間、最小脈沖間隔和計(jì)數(shù)器復(fù)位。在此，筆者設(shè)定應(yīng)用的主時(shí)鐘頻率為12.288MHz，則MA818具有的最大載波頻率為24kHz，最大的輸出調(diào)制頻率4kHz，要求調(diào)制頻率變化范圍為0～250Hz，載波頻率16Hz，最小脈沖間隔10.0μs，死區(qū)時(shí)間5.0μs。

2.1.1暫存寄存器R1

暫存寄存器R1的D2～D0位為3位載波頻率選擇字，載波頻率是外部時(shí)鐘K和分頻比N的函數(shù)。N由R1的D2～D0位確定，具體見(jiàn)表2。

表2 D2～D0的N值

實(shí)際載波頻率fc=K/(512×N)，依據(jù)設(shè)定參數(shù)可以計(jì)算出N=4，即R1中的D2～D0為010。

暫存寄存器R1的D7～D5位為調(diào)制頻率范圍選擇字，調(diào)制頻率范圍是載波頻率與系數(shù)M的函數(shù)。M由R1的D7～D5位確定，具體見(jiàn)表3。

表3 D7～D5的M值

實(shí)際調(diào)制頻率fr=fc/384×M，依據(jù)設(shè)定參數(shù)可以計(jì)算出M=16，即R1中D7～D5為100。

2.1.2暫存寄存器R2

暫存寄存器R2的D5～D0位為脈沖延時(shí)時(shí)間選擇字，脈沖延時(shí)時(shí)間是載波頻率fc和參數(shù)pdy的函數(shù)。pdy的值由D5～D0位確定，具體見(jiàn)表4。

表4 D5～D0的pdy

實(shí)際的脈沖延時(shí)時(shí)間Tp=pdy/(fc×512)，依據(jù)設(shè)定的參數(shù)可以計(jì)算出pdy=15.4。為防止上下橋臂同時(shí)導(dǎo)通，取pdy=16，則對(duì)應(yīng)R2的D5～D0為110000。此時(shí)實(shí)際脈沖延時(shí)時(shí)間為5.2μs。PWM輸出信號(hào)與實(shí)際信號(hào)的時(shí)序如圖1所示。

圖1 PWM輸出信號(hào)與實(shí)際信號(hào)的時(shí)序

2.1.3暫存寄存器R0

暫存寄存器R0的D6～D0位為脈沖刪除間隔選擇字，脈沖刪除間隔是載波頻率fc和參數(shù)pdt的函數(shù)。pdt由D6～D0位確定，具體見(jiàn)表5。

表5 D6～D0的pdt

實(shí)際的脈沖刪除間隔Td=pdt/(fc×512)。在PWM輸出端實(shí)際看到的最小脈沖寬度為T(mén)d-Tp，所以有Td-Tp=10.0μs，即Td=15.2μs。計(jì)算出pdt=Td×fc×512=46，即Td=15.0μs。則實(shí)際最小脈沖寬度為15.0-5.2=9.8μs。即R0中D6～D0位為1010010。

綜上，初始化寄存器數(shù)據(jù)設(shè)定為：R0=11010010，當(dāng)D7為0時(shí)，內(nèi)部調(diào)制波相位計(jì)數(shù)器置零；R1=100xx010；R2=xx110000。

2.2控制寄存器的設(shè)置

24位控制寄存器用來(lái)控制調(diào)制波頻率選擇、正反轉(zhuǎn)選擇、調(diào)制波幅值選擇、過(guò)調(diào)制選擇及輸出禁止選擇等運(yùn)行參數(shù)[4]。

調(diào)制選擇控制字由R1的D3～D0位和R0的D7～D0位組成。將調(diào)制頻率從零到最大分成4 096個(gè)相等的臺(tái)階，則實(shí)際調(diào)制頻率fp的計(jì)算式為：

fp=(fr/4096)×pfs

式中pfs——為12位調(diào)制選擇控制字的十進(jìn)制數(shù)值。

當(dāng)R1的D5位為0時(shí)，PWM輸出將被關(guān)閉；當(dāng)D5位為1時(shí)，PWM輸出立即恢復(fù)。R1的D7位為正反轉(zhuǎn)控制位。

調(diào)制波幅值選擇控制字由R2的D7～D0決定，實(shí)際調(diào)制波幅值的百分比值A(chǔ)p=A/255×100%，其中A為R2的D7～D0位的十進(jìn)制數(shù)值。

R1的D6位為過(guò)調(diào)制選擇位，當(dāng)它為1時(shí)，調(diào)制波幅值將被控制在100%～200%范圍內(nèi)?？刂瞥绦蜻\(yùn)行中，控制寄存器中的數(shù)據(jù)將依據(jù)調(diào)制波頻率和調(diào)制波幅值不斷變化[5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

MA818編程簡(jiǎn)單，其硬件電路只需配一片EPROM。MA818的載波頻率、調(diào)制頻率、調(diào)制波幅值、過(guò)調(diào)制選擇、最小脈沖寬度、死區(qū)時(shí)間及旋轉(zhuǎn)方向等工作參數(shù)，可由中央處理器通過(guò)向它寫(xiě)入控制字確定。在工程應(yīng)用中，需要根據(jù)變頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，綜合考慮變頻器的調(diào)速、啟停、反向、過(guò)載調(diào)節(jié)及加減速時(shí)間調(diào)節(jié)等技術(shù)參數(shù)。正確選擇和計(jì)算MA818的相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行合理設(shè)置是MA818應(yīng)用的關(guān)鍵，MA818的成功應(yīng)用使逆變器PWM控制方便、工作安全、高效。

[1] 吳宏岐,秦少軍.電主軸調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù),2001,(8):4～5.

[2] 劉穎鑫.基于單片機(jī)控制的逆變穩(wěn)壓電源[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2011,(10):5.

[3] 張育軍.SPWM專(zhuān)用控制器MA818及其在變頻調(diào)速中的應(yīng)用[J].國(guó)外電子元器件,2000,(5):13～15.

[4] 丁道宏.實(shí)用電源技術(shù)手冊(cè)[M].沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1999.

[5] 常國(guó)祥,王成元,劉岫嶺,等.新型三相正弦波PWM控制器的設(shè)計(jì)[J].電力電子技術(shù),2006,40(6):110～112.

ParameterCalculationandSettingforMA818Three-phasePWMIntegratedController

LIU Bin

(LiaoningPetrochemicalCollegeofVocationalTechnology,Jinzhou121001,China)

The working principle of MA818 three-phase PWM integrated controller was introduced and every technical parameters of MA818 controller’s initial register and control register were selected, calculated and set.

MA818, PWM control, parameter calculation, parameter setting

2016-01-17(修改稿)

TH865

A

1000-3932(2016)08-0846-03