基于MC9S12H256变频电源的算法与控制策略

    (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，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，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4-5所列，调制度M定义为正弦调制波参考信号峰值Urm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4-5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。

    表4-5    调制度和载波比取值表

   (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，采用了规则采样法进行采样，如图4-15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4-15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

式中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。

    图4-15    规则采样法

    考虑到该型号单片机的高速计算能力，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4-5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)控制策略和PWM通道系统参数设置。由表4-5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PWM-SCLA/B设为$40，这样ClockSA=ClockSB=16M/32/128=2048( H)，所以开频率范围为(2048/512，2048)=(4，2048) Hz。显然，表4-5所要求的开关频率在这个范围之内。