1 引言
  隨著能æºå±æ©Ÿçš„æ—¥ç›ŠåŠ åŠ‡å’Œäººé¡žç’°ä¿æ„è˜çš„æé«˜ï¼Œæ–°èƒ½æºçš„開發利用越來越å—到人們的é‡è¦–。而太陽能作為å–之ä¸ç›¡ç”¨ä¹‹ä¸ç«çš„高效無污染的能æºè¿‘來更å—人們的é’çžã€‚æœ¬æ–‡ä»‹ç´¹çš„å…‰ä¼æ£å¼¦é€†è®Šé›»æºç³»çµ±æ£æ˜¯ä¸€ç¨®é©äºŽæˆ¶ç”¨çš„ã€ç‰¹åˆ¥é©äºŽç„¡é›»å°‘電的西部邊é 地å€ç”¨æˆ¶çš„一種電æºç³»çµ±ï¼Œéš¨è‘—æˆ‘åœ‹è¥¿éƒ¨å¤§é–‹ç™¼çš„é€²è¡Œå…¶å¸‚å ´å‰æ™¯å¿…將越來越廣闊 。
[b]2ã€€é€†è®Šç³»çµ±çµæ§‹åŠåŽŸç†
[/b]  2.1ã€€ç³»çµ±åŸºæœ¬çµæ§‹
ã€€ã€€ç³»çµ±åŸºæœ¬çµæ§‹æ¡†åœ–如圖1所示。由圖å¯çŸ¥ï¼Œé¦–å…ˆå¤ªé™½é›»æ± é™£åˆ—ç¶“å……é›»é›»è·¯å‘è“„é›»æ± å……é›»ï¼Œå¾žè€Œå¾—åˆ°ä¸€å€‹åŸºæœ¬ç©©å®šçš„ç›´æµé›»å£“,å†ç¶“逆變電路將直æµé›»é€†è®Šæˆé«˜é »äº¤æµé›»ï¼Œæœ€åŽç¶“å·¥é »è®Šå£“å™¨å‡å£“和濾波電路濾波變æˆ50Hzã€220Væ£å¼¦äº¤æµé›»å£“。整個系統的控制都是由MR16單片機完æˆçš„ã€‚å…¶æ ¸å¿ƒéƒ¨åˆ† 為SPWM波的形æˆåŠæ ¹æ“šè¼¸å‡ºäº¤æµé›»å£“采樣形æˆå饋組æˆçš„æ•¸å—å¼PI調節器部分。[img=473,262]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/dyjsyy/2002-12/48-1.jpg[/img]
  2.2 關于MR16單片機
  68HC908MR16å–®ç‰‡æ©Ÿæ˜¯ä¸€ç¨®ä½Žæˆæœ¬ã€é«˜æ€§èƒ½çš„å…«ä½å–®ç‰‡æ©Ÿã€‚它具有32kå—ç¯€çš„å¯æ“¦å¯«çš„片內閃速å˜å„²å™¨FLASH,具有768å—節的RAM,å°äºŽæœ¬ç³»çµ±ä¾†èªªå®Œå…¨å¤ 用;具有一個專門用于電機控制的6è·¯PWM輸出 çš„PWMMC模塊,é©åˆäºŽå–®ç›¸ã€ä¸‰ç›¸é€†è®Šï¼ŒåŒæ™‚該模塊還有專門用于故障ä¿è·çš„4è·¯FAULT引腳,當故障發生時å¯åœ¨ä¸å¼•èµ·ä¸æ–·çš„æƒ…æ³ä¸‹å¿«é€Ÿå°éŽ–PWM輸出é”到ä¿è·çš„目的;具有å¯é¸æ“‡å¤–éƒ¨æ™¶æŒ¯æ™‚é˜æˆ–內部鎖相環時é˜çš„æ™‚é˜ç™¼ç”Ÿå™¨æ¨¡å¡Šï¼Œæœ¬ç³»çµ±é¸æ“‡çš„內部鎖相環時é˜èƒ½ç”¢ç”Ÿç²¾ç¢ºçš„8MHzçš„å…§éƒ¨ç¸½ç·šé »çŽ‡ï¼Œå¾žè€Œä¿è‰äº†ç³»çµ±çš„é »çŽ‡ç²¾åº¦ï¼›å…·æœ‰å¯ç·¨ç¨‹çš„AD時é˜,ADè½‰æ›æ™‚間最快åªéœ€2μsï¼Œèƒ½æœ€å¤§ç¨‹åº¦åœ°æ¸›å°‘ä¸æ–·ç¨‹åºçš„執行時間;具有SCI串行通信接å£ï¼Œå¯å·¥ä½œäºŽå…¨é›™å·¥æˆ–åŠé›™å·¥æ¨¡å¼ï¼Œåœ¨æœ¬ç³»çµ±ä¸èƒ½å¤ å¯é 地完æˆèˆ‡å¤–界éµç›¤ç›£æŽ§ç³»çµ±çš„串行通信 。
  2.3 逆變主電路
  系統主電路采用單相全橋逆變電路如圖2所示。其ä¸é–‹é—œå™¨ä»¶é‡‡ç”¨é©åˆäºŽå°åŠŸçŽ‡è£ç½®ã€å…·æœ‰é–‹é—œé€Ÿåº¦å¿«ã€å·¥ä½œé »çŽ‡é«˜ç‰ç‰¹æ€§çš„功 率MOSFET。開關管的柵極驅動信號來æºäºŽMR16單片機產生的SPWM波經驅動電路åŽçš„ä¿¡è™Ÿã€‚å…¨æ©‹é€†è®Šçš„è¼¸å‡ºç‚ºé«˜é »SPWM波,經變壓器å‡å£“åŠæ¿¾æ³¢åŽå³å¾—到220Vã€50Hz的標準æ£å¼¦äº¤æµé›»å£“。
[img=352,196]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/dyjsyy/2002-12/49-1.jpg[/img]
  2.4 SPWM波的形æˆ
  68HC908MR16單片機具有一個專門用于電機控制的å¯å·¥ä½œäºŽ3å°äº’è£œæ¨¡å¼æˆ–ç¨ç«‹æ¨¡å¼çš„包括6è·¯PWM輸出 çš„PWMMC模塊。在本系統ä¸åˆå§‹åŒ–使其工作于3å°äº’補模å¼å³åŒä¸€æ©‹è‡‚2個PWM信號是為互補的,在åˆå§‹åŒ–ä¸å¯«ä¸€è¨ˆæ•¸å€¼åˆ°PMOD(H)ä¸ä»¥æ±ºå®šè¼‰æ³¢é »çއå³é–‹é—œé »çŽ‡ã€‚PWMæ³¢çš„å¯¦æ™‚è„ˆå¯¬è¨ˆç®—æ˜¯ç”±ä¸æ–·ç¨‹åºå®Œæˆçš„ï¼Œæ¯ æ¬¡PWMMC模塊ä¸çš„PCTN(H)計數器計數到PMOD(H)ä¸çš„å€¼æ™‚å°±å¼•èµ·ä¸æ–·ã€‚é 先將0~360°的æ£å¼¦å€¼åˆ¶æˆè¡¨æ ¼å˜äºŽFLASHæŸä¸€å€åŸŸä¸ï¼Œæ¯æ¬¡ä¸æ–·æ™‚從ä¸å–一æ£å¼¦å€¼ï¼Œç¶“éŽä¸€å®šè¨ˆç®—åŽå¾—ä¸€æ•¸å€¼ï¼Œå°‡å…¶é€ å…¥PVALX(H)寄å˜å™¨ä¸ï¼Œå–®ç‰‡æ©Ÿå°‡PVALX(H)ä¸çš„值與PMOD(H)ä¸çš„值比較åŽè‡ªå‹•生æˆSPWM信號并由PWM引腳發出。為了防æ¢åŒä¸€æ©‹è‡‚兩個管ååŒæ™‚導通的ç¾è±¡ç™¼ç”Ÿï¼Œåœ¨ç„¡ä¿¡è™Ÿç™¼ç”Ÿ 器DEADTIMEä¸çš„寄å˜å™¨DEADTMä¸å¯«å…¥ä¸€æ•¸å€¼ä»¥ç¢ºå®šæ»å€æ™‚間。本系統è¨è¨ˆæ»å€æ™‚間為2.5μsï¼Œè¼‰æ³¢é »çŽ‡ç‚º10kHz,制æˆåŒ…括200個放大的æ£å¼¦å€¼çš„æ£å¼¦è¡¨ã€‚PWMMC模塊還有4路故障ä¿è·ç«¯å£FAULT1~FAULT4,當端å£ç‚ºé«˜é›»å¹³æ™‚ ,PWMMCå°±èƒ½æ ¹æ“šåˆå§‹åŒ–è¨å®šä¾†å°éŽ–ç›¸æ‡‰çš„PWM輸出,本系統ä¸çš„éŽæµä¿è·æ£æ˜¯åˆ©ç”¨äº†é€™å€‹åŠŸèƒ½ï¼Œç•¶ç™¼ç”ŸéŽé›»æµæ™‚,就置ä½FAULT1端å£å¾žè€Œå°éŽ–å…¨éƒ¨å…è·¯PWM端å£ã€‚本系統 使PWMMC工作在ä¸å¿ƒå°é½Šæ¨¡å¼ï¼Œåœ¨PWM時é˜é »çŽ‡ç‚º8MHz下其載波周期計算公å¼ç‚ºè¼‰æ³¢å‘¨æœŸ=1/10k=PMOD(H)×(1/8M)×2æ‰€ä»¥æœ¬ç³»çµ±é ˆåˆå§‹åŒ–PMOD(H)=$0190(注:$為MR16ä¸åå…進制符號)
  2.5ã€€ç³»çµ±çš„æŽ§åˆ¶çµæ§‹
ã€€ã€€æœ¬ç³»çµ±é€šéŽæ•¸å—å¼PI調節器實ç¾ç©©å£“控制。系統的控制框圖如圖3所示。å饋信號來自交æµé›»å£“çš„AD采樣,為了ä¿è‰ç²¾åº¦ï¼Œæœ¬ç³»çµ±åˆ©ç”¨è®Šå£“器進行電壓采樣。剛啟動時給定電壓å–自軟啟動輸出,軟啟動是為了é¿å…啟動時產生大的峰值電æµï¼Œè»Ÿå•Ÿå‹•é‡‡ç”¨é€æ¬¡åŠ 1éžå¢žåˆ°æ‰€éœ€é›»å£“çš„æ–¹æ³•ï¼Œè»Ÿå•Ÿå‹•çµæŸåŽçµ¦å®šé›»å£“å°±æ˜¯å°æ‡‰äºŽ220Vé›»å£“çš„æ•¸å€¼ã€‚ç‚ºäº†åŠ å¼·å¿«é€Ÿæ€§ï¼Œæœ¬ç³»çµ±é‡‡ç”¨å‰é¥‹æŽ§åˆ¶èˆ‡å饋控制相çµåˆçš„æŽ§åˆ¶æ–¹å¼ã€‚ç‚ºäº†å¢žå¼·ç³»çµ±çš„å‹•æ…‹è¼¸å‡ºç‰¹æ€§ï¼Œæœ¬ç³»çµ±é‡‡ç”¨æ ¹æ“šå差大尿”¹è®Šæ¯”例系數和ç©åˆ†ç³»æ•¸çš„æ¨¡ç³ŠæŽ§åˆ¶æ–¹æ³•,當å差較大時,比例系數和ç©åˆ†ç³»æ•¸ä¹Ÿè¼ƒå¤§ï¼Œç•¶åå·®è¼ƒå°æ™‚比例系數和ç©åˆ†ç³»æ•¸ä¹Ÿè¼ƒå°ï¼Œå¾žè€Œå¤§å¤§æ¸›å°‘了超調é‡ï¼Œå¾ˆå®¹æ˜“使系統穩定,完全消除了ç©åˆ†é£½å’Œç¾è±¡ï¼Œä¹Ÿå¢žå¼·äº†ç³»çµ±çš„驿‡‰èƒ½åŠ›ã€‚
[img=353,136]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/dyjsyy/2002-12/49-2.jpg[/img]
[b]3 串行通信
[/b]ã€€ã€€ç‚ºäº†å¢žå¼·ç³»çµ±é©æ‡‰ä¸åŒç’°å¢ƒçš„能力,有必è¦å°ç³»çµ±é€²è¡Œç›£æŽ§ç›£æ¸¬åŠå°åƒæ•¸é€²è¡Œä¿®æ”¹èª¿ç¯€ï¼Œæœ¬ç³»çµ±é‡‡ç”¨ä¸²è¡Œé€šä¿¡æŠ€è¡“åŒå¤–界éµç›¤ç›£æŽ§ç³»çµ±é€²è¡Œé€šä¿¡ã€‚程åºä¸Šé‡‡ç”¨æŸ¥è©¢æ–¹å¼ï¼Œå‘¨æœŸæ€§åœ°å‘å¤–ç•Œç™¼é€æª¢æ¸¬çš„æ•¸æ“šï¼Œæª¢æ¸¬çš„æ•¸æ“šåŒ…æ‹¬å¤ªé™½é›»æ± é›»å£“ã€å……電電æµã€è“„é›»æ± é›»å£“ã€ç›´æµå´é›»æµã€è¼¸å‡ºé›»å£“ã€è¼¸å‡ºé›»æµã€æ•£ç†±å™¨æº«åº¦ç‰ï¼Œç•¶ç™¼ç”Ÿæ•…éšœæ™‚å„ªå…ˆç™¼é€æ•…障信號,當需è¦ä¿®æ”¹åƒæ•¸æ™‚å°±æŽ¥æ”¶æ•¸æ“šå¹¶ä¿®æ”¹ç›¸æ‡‰åƒæ•¸ï¼Œå¹¶ä½¿ç”¨æ ¡é©—å’Œæ ¡é©—çš„æ–¹æ³•æª¢é©—æ•¸æ“šé€šä¿¡çš„æº–ç¢ºæ€§ã€‚ç¡¬ä»¶é‡‡ç”¨MAXIMå…¬å¸çš„MAX485作為接å£èŠ¯ç‰‡ä½¿å…¶å·¥ä½œäºŽåŠé›™å·¥æ¨¡å¼ï¼ŒåŒæ™‚本系統采用光耦隔離的辦法以增強系統抗干擾能力,æé«˜å¯é 性 。
4 系統的軟件è¨è¨ˆ
  本系統軟件采用模塊化è¨è¨ˆï¼ŒåŒ…括åˆå§‹åŒ–模塊ã€ä¿è·æ¨¡å¡Šã€èª¿ç¯€å™¨æ¨¡å¡Šã€é€šä¿¡æ¨¡å¡Šã€ä¸æ–·ç¨‹åºæ¨¡å¡Šç‰ï¼Œé™¤ä¸æ–·æ¨¡å¡Šå¤–其余模塊都放在主程åºä¸é€²è¡Œï¼Œä¸»ç¨‹åºæ¡†åœ–見圖4。
[img=203,270]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/dyjsyy/2002-12/50-1.jpg[/img]
  åˆå§‹åŒ–模塊主è¦å®Œæˆç³»çµ±çš„åˆå§‹åŒ–ã€å„變é‡å–®å…ƒã€å„寄å˜å™¨å–®å…ƒè³¦åˆå€¼ã€‚
  ä¿è·æ¨¡å¡Šæ ¹æ“šé›»å£“é›»æµé‡‡æ¨£å€¼é€²è¡Œæ•…障判斷,并在故障發生時å°éŽ–PWM的輸出。ä¿è·åŒ…æ‹¬è“„é›»æ± æ¬ å£“ã€è“„é›»æ± éŽå£“ã€ç³»çµ±éŽè¼‰ã€éŽç†±ä¿è·ç‰ï¼Œå…¶ä¸è“„é›»æ± æ¬ å£“ã€éŽå£“ä¿è·èƒ½å¤ 實ç¾è‡ªæ¢å¾©ï¼Œå³åœ¨æª¢æ¸¬åˆ°è“„é›»æ± é›»å£“åˆæ¢å¾©æ£å¸¸æ™‚ï¼Œç³»çµ±é‡æ–°è»Ÿå•Ÿå‹•å¹¶æ¢å¾©æ£å¸¸å·¥ä½œã€‚éŽæµä¿è·ç”±äºŽéœ€è¦å¿«é€Ÿå應故采用硬件ä¿è·ï¼Œç•¶éŽæµç™¼ç”Ÿæ™‚就立å³å°éŽ–å…¨ 部PWM輸出,也立å³å°éŽ–å…¨éƒ¨é©…å‹•é›»è·¯ï¼Œåªæœ‰é‡æ–°å¾©ä½æ™‚æ‰èƒ½æ¢å¾©å·¥ä½œï¼Œè»Ÿä»¶å¯åˆ¤æ–·å‡ºæ˜¯å¦ç™¼ç”ŸéŽæµä¿è·ã€‚
  調節器模塊完æˆå°ç³»çµ±è¼¸å‡ºé›»å£“穩壓的PI調節,使輸出電壓穩定在220Vï¼ŒåŒæ™‚軟啟動也放在其ä¸ã€‚å…¶å…¥å£åƒæ•¸ç‚ºè»Ÿå•Ÿå‹•輸出,出å£åƒæ•¸Mé€åˆ°ä¸æ–·æ¨¡å¡Šä¸åƒ 與PWM脈寬的計算。通éŽå¯¦æ™‚èª¿ç¯€è©²åƒæ•¸çš„值就能改變脈寬值從而使輸出跟隨給定。
ã€€ã€€ä¸æ–·ç¨‹åºæ¨¡å¡Šå®ŒæˆSPWM波形的發出ã€äº¤æµé›»å£“ã€äº¤æµé›»æµåƒæ•¸çš„é‡‡æ¨£ã€‚ä¸æ–·çš„å…¥å£åƒæ•¸ç‚ºPIèª¿ç¯€å™¨çš„è¼¸å‡ºåƒæ•¸Mï¼Œè©²åƒæ•¸åƒèˆ‡è„ˆå¯¬çš„計算 å³PVALX(H)值的計算,從而改變了å 空比也å³èª¿ç¯€äº†è¼¸å‡ºé›»å£“。按照SPWMçš„è¦å‰‡2采樣的方法,çµåˆåˆå§‹åŒ–ä¸å°PWMMCçš„è¨å®šå¾—脈寬的實時計算公å¼ç‚º
  æ£åŠå‘¨æœŸï¼š
  PVALX(H)=PMOD(H)/2+M×SIN(PTR)
ã€€ã€€è² åŠå‘¨æœŸï¼š
  PVALX(H)=PMOD(H)/2ï¼M×SIN(PTR)
  其ä¸PTR為æ£å¼¦è¡¨æŒ‡é‡ï¼ŒSIN(PTRï¼‰ç‚ºå°æ‡‰PTR指é‡çš„æ£å¼¦å€¼ã€‚
[b]5 çµèªž
[/b]ã€€ã€€æŒ‰ç…§ä»¥ä¸Šæ€æƒ³åˆ¶æˆæ¨£æ©Ÿï¼Œæœ€åŽèƒ½å¾—到比較標準的220Vã€50Hzæ£å¼¦é›»å£“ï¼Œè»Ÿå•Ÿå‹•ä¹Ÿå¾ˆå¹³ç©©ï¼Œå…¶é »çŽ‡èª¤å·®â‰¤0.1ï¼…,輸出電壓誤差≤0.5%。由于采用10kHzçš„è¼‰æ³¢é »çŽ‡ï¼Œåœ¨è®Šå£“å™¨åŽŸé‚Šå¾—åˆ°20kHzé«˜é »ä¿¡è™Ÿï¼Œç„¡å™ªè²ã€‚在上述控制方å¼ä¸‹ï¼Œèƒ½ä¿è‰ç³»çµ±åœ¨çªç„¶åŠ è¼‰æˆ–æ¸›è¼‰æ™‚è¼¸å‡ºé›»å£“å¿«é€Ÿåœ°ä¿æŒç©©å®šã€‚并且與外界éµç›¤ç›£æŽ§ç³»çµ±çš„串行通信良好,有較強的實用性和å¯é æ€§ã€‚å…¶ç©ºè¼‰å’Œè² è¼‰æ™‚çš„è¼¸å‡ºé›»å£“æ³¢å½¢å¦‚åœ–5和圖6所示。
[img=269,184]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/dyjsyy/2002-12/50-2.jpg[/img]
[img=269,190]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/dyjsyy/2002-12/50-3.jpg[/img]
[b]åƒè€ƒæ–‡ç»
[/b]  [1]黃俊,王兆安.電力電åè®ŠæµæŠ€è¡“[M].機械工æ¥å‡ºç‰ˆç¤¾,1999.
  [2]æŽæœé’.PC機åŠå–®ç‰‡æ©Ÿæ•¸æ“šé€šä¿¡æŠ€è¡“[M].北京航天航空大å¸å‡ºç‰ˆç¤¾,2000.
  [3]曹承志.微型計算機控制新技術[M].機械工æ¥å‡ºç‰ˆç¤¾.