1 引 言
變頻電源是一種電源變換設備，因具有輸出波形純正,、輸出電壓穩(wěn)定,、輸出頻率和輸出電壓可調(diào)等優(yōu)點。其良好的性能,，在傳感,、儀器儀表、工業(yè)控制等領域有廣泛應用,。本文主要介紹利用SPMC75F2413A和IPM（PS21865A）實現(xiàn)高性能三相變頻電源的開發(fā),。
2 芯片特性簡介
SPMC752413A是μ’nSP™系列產(chǎn)品的一個新成員，是凌陽科技新推出的專用于變頻驅(qū)動的16位微控制器,。其擁有性能出色定時器和PWM信號發(fā)生器組,?！ ?br />
SPMC75F2413A在4.5V~5.5V工作電壓范圍內(nèi)的工作速度范圍為0~24MHz，擁有2K字SRAM和32K字閃存ROM,；最多64個可編程的
多功能I/O端口,；5個通用16位定時器/計數(shù)器（其中有二個電機驅(qū)動專用PWM波形發(fā)生器，二個位置偵測接口定時器）,，且每個定時器均有PWM發(fā)生的事件捕獲功能,；2個專用于定時可編程周期定時器；可編程看門狗,；低電壓復位/監(jiān)測功能,；8通道10位模-數(shù)轉換。在這些硬件外設的支持下SPMC75F2413A可以方便實現(xiàn)各種變頻系統(tǒng),。SPMC75F2413A的特性如下：
3 系統(tǒng)總體方案介紹
本高性能三相變頻電源系統(tǒng)主要由凌陽16位單片機SPMC75F2413A,、三凌的IPM功率模組芯片PS21865A組成，系統(tǒng)框圖如圖 3-1,。
圖 3-1系統(tǒng)框圖
這個系統(tǒng)的功能：
(1) 系統(tǒng)運行參數(shù)可調(diào)化,，以適應不同應用的需要調(diào)整系統(tǒng)的輸出頻率和輸出電壓；
(2) 擁有實時的信息和狀態(tài)顯示,，主要用于當前系統(tǒng)的狀態(tài)信息顯示和人機接口的一部分,；
(3) 帶有系統(tǒng)參數(shù)設置和控制用的鍵盤；
(4) 完備的系統(tǒng)保護功能,，在系統(tǒng)異常時保護系統(tǒng)不受損壞,；
系統(tǒng)工作流程：
SPMC75F2413A接收根據(jù)設置來自鍵盤或是通信接口的控制信息產(chǎn)生相應的SPWM驅(qū)動信號，信號經(jīng)PS21865A功率變換后,、輸出濾波和輸出變壓器后輸出,。同時SPMC75F2413A會隨時監(jiān)視系統(tǒng)的運行，保證輸出正常,，一旦出現(xiàn)異常便會立即保護,，同時報警，以提醒用戶進行處理,。
4 系統(tǒng)硬件設計
整個系統(tǒng)的核心電路是波形合成電路,，其結構和性能決定了整個系統(tǒng)的性能。本系統(tǒng)的波形合成電路使用SPMC75F2413A,、功率模組PS21865A,、輸出變壓器和輸出濾波電路幾部分組成。其中PS21865A內(nèi)部是一個三相的功率橋和相應驅(qū)動電路,，用于實現(xiàn)SVPWM信號的功率放大功能,；輸出變壓器和輸出濾波電路則主要用于將PS21865A輸出功率SVPWM信號變換為正弦輸出,，并濾除其高次諧波,，保證輸出波形的純正,；而SPMC75F2413A 單片機的主要作用則是：1. 產(chǎn)生驅(qū)動變頻電源所需的SVPWM信號。2. 完成人機交互,，方便用戶對系統(tǒng)的控制,。3. 處理相關的異常信息，確保系統(tǒng)的安全可靠,。
SPMC75F2413A產(chǎn)生的三相互補的SVPWM信號經(jīng)由芯片的IOB0~5輸出,，控制PS21865A的三相全橋電路，信號經(jīng)功率合成,、低通濾波和三相輸出變壓器后輸出給負載,。同時，系統(tǒng)的工作電流和輸出電壓均會反饋給SPMC75F2413A,，供給系統(tǒng)控制使用,。SPMC75F2413A的IOB6和IOB7是錯誤偵測和過載保護輸入端，通過對其傳回信號的檢測,，一旦PS21865A出現(xiàn)工作異常（如過壓,、欠壓、過流,、過熱）和系統(tǒng)過載,，驅(qū)動硬件會立即禁止PS21865A工作，同時申請中斷,，請求CPU處理,。
由于其它模塊屬于通常的一些模塊，此處不再詳述,。整個系統(tǒng)的結構還請參考
圖 3-1,。
5 系統(tǒng)軟件設計
整個系統(tǒng)軟件分為三部分：1.核心的波形發(fā)生器，這部分主要是SVPWM信號發(fā)生器,，和一些相關的驅(qū)動服務程序,；2. 系統(tǒng)控制程序；3. 人機接口界面程序,；該系統(tǒng)核心的波形發(fā)生器部分的結構如圖 5-1,。在這里根據(jù)本系統(tǒng)的特點使用化簡的SVPWM信號發(fā)生器結構。這部分結構（除PWM發(fā)生模塊）將在PWM的周期中斷中用軟件實現(xiàn),。這里的調(diào)制系數(shù)計算和乘法器主要是為實現(xiàn)波形的幅度控制和電源波動補嘗用的,。
圖 5-1驅(qū)動結構
PWM周期中斷服務子程序是整波形合成的核心，其流程如圖所示,，程序會按相位累加和當前相位的正余弦系數(shù)的查表計算,、向量系數(shù)計算、空間向量變換和占空比更新順序執(zhí)行,，完成后返回,。
圖 5-2 PWM中斷服務子程序流程圖
系統(tǒng)控制部分是整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)的心臟,。整個系統(tǒng)都在其協(xié)調(diào)下有條不紊的工作。這部分主要是根據(jù)系統(tǒng)設置和當前系統(tǒng)的狀態(tài)給出相應的控制信息,，以確保系統(tǒng)的可靠運行,。 人機接口界面程序,，這部主要是為用戶提供一個簡單易用的交互接口,，以方便用戶對變頻器的可靠控制。包括變頻器的起停,、各種運行參數(shù)的設置都在這一層面上執(zhí)行,。
6 結 語
通常，在開發(fā)變頻設備的過程中,，需要編寫實時性,、程序可讀性強的代碼，這時就需要采用混合編程,。而凌陽的m’nSP™ IDE具有良好的編程環(huán)境,，它可以很輕松、容易地進行混合編程（在C程序中調(diào)用匯編程序,，在匯編程序中調(diào)用C程序）,。該系統(tǒng)用了SPMC75F2413A兩個定時器和約30個IO口資源，其實SPMC75F2413A的資源相當豐富,。因其有專業(yè)的變頻硬件支持,，變頻系統(tǒng)開發(fā)變得相對簡單。同時,，SPMC75F2413A在變頻控制方面有相當出眾的表現(xiàn),。因此，基于SPMC75F2413A的變頻系統(tǒng)在通用變頻,、變頻家電等變頻領域有廣闊的應用前景