三相PWM集成控制器MA818的參數計算與設置

劉 彬

(遼寧石化職業技術學院，遼寧 錦州 121001)

三相PWM集成控制器MA818的參數計算與設置

劉 彬

(遼寧石化職業技術學院，遼寧 錦州 121001)

介紹了三相PWM集成控制器MA818的工作原理，并對MA818 的初始化寄存器和控制寄存器的各項技術參數進行了選擇、計算與設置。

MA818 PWM控制 參數計算 參數設置

可產生三相脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation,PWM)控制信號的大規模集成電路芯片MA8l8采用標準雙列直插式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控制外圍芯片，雖然它必須與微處理器配合使用，但微機的介入程度很低。MA8l8本身功能比SLE4520要強大的多，極其適用于控制絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)，廣泛應用于三相PWM變頻器中[1]。而MA818在逆變器中應用時，輸出波形為純正弦波，其載波頻率、調制頻率、脈沖延時時間及脈沖刪除間隔等參數直接影響逆變器的工作狀態，因此正確設置MA818的初始化寄存器和控制寄存器參數至關重要。

在此，筆者主要完成對三相PWM集成控制器MA818相關工作參數的計算與設置，實現逆變器PWM控制方便、工作安全、高效的目的。

1 MA818工作原理

MA818通過接收和儲存微處理器命令，控制其內部EPROM讀取調制波形，輸出8個標準的TTL電平，驅動逆變器的6個功率開關器件。MA818可由軟件設定其載波頻率、調制頻率、調制波幅值、過調制選擇、最小脈沖寬度、死區時間和旋轉方向。微處理器通過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和逆變器有關的工作參數，控制寄存器用來控制PWM輸出控制電機的啟/停、加/減速及正/反轉等[2]。

MA818由微處理器通過MOTEL總線接口控制，微處理器從MA818外部EPROM中直接讀取調制波形，三角波載波頻率可選，最高可以達到24kHz。MA818輸出調制頻率的可達4kHz，輸出頻率分辨率可精確到12位字長。其內部有用于接收并存儲微處理器命令(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總線接口的8位數據分3次分別送到3個暫存器R0、R1、R2中，然后數據送達24位寄存器。虛擬寄存器R3、R4用來控制數據從暫存器R0、R1、R3送到初始化寄存器或控制寄存器中，向R3傳送數據的寫指令控制數據從R0、R1、R3傳送到控制寄存器，向R4傳送數據的寫指令控制數據從R0、R1、R3傳送到初始化寄存器，具體的地址分配見表1。而產生的PWM脈沖序列調制波形由MA818從外部EPROM中直接讀取，無需通過微處理器的輔助[3]。

表1 R0、R1、R2、R3和R4的地址分配

2 MA818的參數計算與設置

2.1初始化寄存器的設置

初始化寄存器用來確定載波頻率、調制頻率范圍、脈沖延時時間、最小脈沖間隔和計數器復位。在此，筆者設定應用的主時鐘頻率為12.288MHz，則MA818具有的最大載波頻率為24kHz，最大的輸出調制頻率4kHz，要求調制頻率變化范圍為0～250Hz，載波頻率16Hz，最小脈沖間隔10.0μs，死區時間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，載波頻率是外部時鐘K和分頻比N的函數。N由R1的D2～D0位確定，具體見表2。

表2 D2～D0的N值

實際載波頻率fc=K/(512×N)，依據設定參數可以計算出N=4，即R1中的D2～D0為010。

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

表3 D7～D5的M值

實際調制頻率fr=fc/384×M，依據設定參數可以計算出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位為脈沖延時時間選擇字，脈沖延時時間是載波頻率fc和參數pdy的函數。pdy的值由D5～D0位確定，具體見表4。

表4 D5～D0的pdy

實際的脈沖延時時間Tp=pdy/(fc×512)，依據設定的參數可以計算出pdy=15.4。為防止上下橋臂同時導通，取pdy=16，則對應R2的D5～D0為110000。此時實際脈沖延時時間為5.2μs。PWM輸出信號與實際信號的時序如圖1所示。

圖1 PWM輸出信號與實際信號的時序

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pdt的函數。pdt由D6～D0位確定，具體見表5。

表5 D6～D0的pdt

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

綜上，初始化寄存器數據設定為：R0=11010010，當D7為0時，內部調制波相位計數器置零；R1=100xx010；R2=xx110000。

2.2控制寄存器的設置

24位控制寄存器用來控制調制波頻率選擇、正反轉選擇、調制波幅值選擇、過調制選擇及輸出禁止選擇等運行參數[4]。

調制選擇控制字由R1的D3～D0位和R0的D7～D0位組成。將調制頻率從零到最大分成4 096個相等的臺階，則實際調制頻率fp的計算式為：

fp=(fr/4096)×pfs

式中pfs——為12位調制選擇控制字的十進制數值。

當R1的D5位為0時，PWM輸出將被關閉；當D5位為1時，PWM輸出立即恢復。R1的D7位為正反轉控制位。

調制波幅值選擇控制字由R2的D7～D0決定，實際調制波幅值的百分比值Ap=A/255×100%，其中A為R2的D7～D0位的十進制數值。

R1的D6位為過調制選擇位，當它為1時，調制波幅值將被控制在100%～200%范圍內。控制程序運行中，控制寄存器中的數據將依據調制波頻率和調制波幅值不斷變化[5]。

3 結束語

MA818編程簡單，其硬件電路只需配一片EPROM。MA818的載波頻率、調制頻率、調制波幅值、過調制選擇、最小脈沖寬度、死區時間及旋轉方向等工作參數，可由中央處理器通過向它寫入控制字確定。在工程應用中，需要根據變頻系統的設計要求，綜合考慮變頻器的調速、啟停、反向、過載調節及加減速時間調節等技術參數。正確選擇和計算MA818的相關參數并進行合理設置是MA818應用的關鍵，MA818的成功應用使逆變器PWM控制方便、工作安全、高效。

[1] 吳宏岐,秦少軍.電主軸調速系統設計[J].信息技術,2001,(8):4～5.

[2] 劉穎鑫.基于單片機控制的逆變穩壓電源[J].數字技術與應用,2011,(10):5.

[3] 張育軍.SPWM專用控制器MA818及其在變頻調速中的應用[J].國外電子元器件,2000,(5):13～15.

[4] 丁道宏.實用電源技術手冊[M].沈陽:遼寧科學技術出版社,1999.

[5] 常國祥,王成元,劉岫嶺,等.新型三相正弦波PWM控制器的設計[J].電力電子技術,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