μPD789842在變頻空調中的應用

μPD789842在變頻空調中的應用

摘要：介紹了專用于控制三相逆變器的單片機μPD789842的資源配置和結構功能，同時以變頻空調控制器的設計為例，說明了用μPD789842實現其SPWM波形輸出的具體方法。

    關鍵詞：變頻調速；逆變器；SPWM

變頻調速具有優良的調速性能，而數字變頻調速則使得變頻調速的應用技術更加先進。μＰＤ７８９８４２是ＮＥＣ公司生產的專用于控制三相逆變器的單片機。它有三相ＰＷＭ輸出，可驅動ＩＰＭ智能功率模塊，實現交－直－交數字變頻調速。與使用普通單片機實現交－直－交數字變頻調速的方法相比，用μＰＤ７８９８４２實現交－直－交數字變頻調速具有硬件功能更強、軟件編程更加方便的特點。下面以μＰＤ７８９８４２在變頻空調控制器中的應用為例說明用μＰＤ７８９８４２ 實現數字變頻調速的方法。
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１　μＰＤ７８９８４２的功能

１．１ μＰＤ７８９８４２的資源配置

μＰＤ７８９８４２的管腳排列如圖１所示。其內部資源配置如下：

● ＲＯＭ：８ｋＢ；

● ＲＡＭ：２５６字節；

● ＳＦＲ：２５６字節；

● Ｉ／Ｏ口：Ｐ０?８位）?Ｐ１（８位），Ｐ２（６位多功能口），Ｐ６（８位多功能口）；

● ＵＡＲＴ：１路；

● 定時器：６路。其中１０位逆變器控制定時器１路，８位定時器／事件計數器２路，８位定時器計數器１路，計時定時器１路，看門狗定時器１路；

● ８位Ａ／Ｄ轉換：８路；

● 乘法器：１０位×１０位；

● 矢量中斷源：１５個；

● 電源電壓：４．０～５．５Ｖ；

● 晶振：８．３８ＭＨｚ（最小指令執行時間為０．９６μｓ?。

１．２ μＰＤ７８９８４２的功能

采用μＰＤ７８９８４２作變頻空調室外機的ＭＣＵ的原理圖如圖２所示。圖中，μＰＤ７８９８４２的ＴＯ７０～ＴＯ７５輸出的三相ＰＷＭ信號可用于驅動ＩＰＭ，而從ＴＯＦＦ７輸入到ＩＰＭ的故障信號則用于保護ＩＰＭ。環境溫度和電流電壓等模擬量從Ｐ６口輸入。工作時，μＰＤ７８９８４２將檢測到的信息通過ＵＡＲＴ傳給室外機。本設計將室外機作為上位機，室內機作為下位機。當室外機將頻率信號傳給室內機后，室內機即可輸出所希望的正弦ＰＷＭ信號（ＳＰＷＭ）。

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２．１ 逆變器控制定時器

逆變器控制定時器的功能框圖如圖３所示。其中定時器ＴＭ７為１０位加減計數器，其值的大小決定著載波頻率；ＣＭ０～ＣＭ３為１０位比較寄存器，其值大小決定方波的占空比；ＢＦＣＭ０～ＢＦＣＭ３為緩沖寄存器；ＤＴＩＭＥ為死區時間重載寄存器；ＤＴＭ０～ＤＴＭ２為死區時間定時器。

２．２ ＰＷＭ波形的產生

用定時器ＴＭ７產生ＰＷＭ波形的原理如圖４所示。由該波形圖可見：當定時器ＴＭ７向上／下計數到與ＣＭ０～ＣＭ２比較寄存器的值相等時，ＴＯ７０～ＴＯ７５輸出將發生翻轉，而當定時器ＴＭ７向下計數到零時，系統將產生中斷，這時，各寄存器將重新賦值，為下一輪輸出作準備。

圖4 PWM波形原理圖

    ２．３ ＳＰＷＭ波形的產生

在輸出ＰＷＭ波形的基礎上，當ＣＭ０～ＣＭ２比較寄存器的值按正弦規律變化時，ＴＯ７０～ＴＯ７５將輸出正弦ＰＷＭ波形。

因而可先作一張正弦函數表放在ＲＯＭ或外部Ｅ２ＰＲＯＭ中用于查表。室外機頻率值和載波頻率決定載波比λ，然后由λ計算出查正弦函數表的步長（即調頻）；而在調壓時，則可根據異步電機的工作原理和Ｖ／Ｆ控制原則，制作一張Ｖ／Ｆ曲線表放在ＲＯＭ中，然后由室外機頻率值查表得到電壓值，并由電壓值計算出對應的調制度α。如需考慮直流電壓變化，還可根據其變化對調制度α進行補償。圖５給出了變頻控制模塊的軟件流程圖。

3　結束語

在進行數字變頻時，采用異步調制較為方便。設計時可以根據壓縮機數據來決定載波頻率和載波比λ的范圍。一般μＰＤ７８９８４２的載波頻率約為３ｋＨｚ，輸出頻率為１０～１１０Ｈｚ。在壓縮機的額定工作點時，其諧波最小，因而效果也最好。

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