用MC9S12H256实现异步电机变频调速

WMSCLB则设置生成ClockSA、ClockSB的比例因子。由此我们可以看出，如果芯片的工作频率为16MHz，那么理论上，IGBT的关断频率可以达到1Hz～16MHz。这是一个非常宽的频率范围，当然实际中还需要考虑IGBT可以承受的关断频率。

表1 PWM寄存器功能描述

偏移地址 寄存器名称 功    能 访问权限 $_00 PWME 6通道PWM关断控制 读/写 $_01 PWMPOL 指定起始电平 读/写 $_02 PWMCLK 选择时钟源 读/写 $_03 PWMPRCLK 设置ClockA/B比例因子 读/写 $_04 PWMCAE 选择波表对齐方式 读/写 $_05 PWMCTL 控制是否合成为16位PWM通道 读/写 $_06～07 PWMTST,PWMTRSC 出厂测试用 读/写 $_08 PWMCLA 设置ClockSA比例因子 读/写 $_09 PWMCLB 设置ClockSB比例因子 读/写 $_0A～B PWMSCNTA，PWMSCNTB 出厂测试用 读/写 $_0C～11 PWMCNT0～PWMCNT5 PWM通道0～5专用计烽器 读/写 $_12～17 PWMPER0～PWMPER5 设置PWM通道0～5脉冲周期 读/写 $_18～1D PWMDTY0～PWMDYT5 设置PWM通道0～5“1”电平宽度 读/写 $_1E PWMSDN 突发事故关断PWM 读/写

2 硬件选型与系统框图

由前面对MC9S12H256芯片的介绍可以知道，它的内部资源非常丰富。毫无疑问，这给硬件设计带来了极大的方便，基本上们不需要再行扩展大的外围器件了；主要扩展的是IGBT的驱动装置、人机接口部分的键盘和LCD以及用于测定电机转速的光电编码器四个部分。

考虑到可购买性和价格，IGBT选用IMB150-120，其驱动器选用EVB840。它们都具有价格适中，应用成熟等特点。LCD选用东芝JR07用来显示电机转速、频率、工作状态等。至于光电编码器，以前以国外产品为主，价格一般非常昂贵；现在已有不少国内厂家可以生产，不光价格要便宜得多，性能也并不逊色，所以我们选用了长春三峰传感器技术公司的PZF系列传感器，键盘则使用市售普通型号。

SPWM电机变频调速系统由电机主电路和控制电路两部分构成。主电路采用交-直-交电压型IGBT-PWM变频电路，如图2所示。控制电路以MC9S12H256为核心，如图3所示，接受外部键盘输入的速度数据，送LCD显示的同时，通过此输入的速度和光电编码器测得的速度，根据一定的控制算法，计算出电机的频率，然后计算出SPWM波形参数，再通过内置的PWM模块使EXB840驱动IGBT产生脉宽调帛波形，来使电机按照期望的频率转动。其中6个PWM通道与IGBT的接口安排为：通道5接A+；4接A-；3接B+；2接B-；1接C+；0接C-。图2中T1～T6表示的是6只IGBT。

表2 调制度和载波比取值表

逆变器输出频率/Hz 载波比N 调制度M 开关频率/Hz 32～62 18 0.56～0.8 576～1116 16～31 36 0.24～0.56 576～1116 8～16 72 0.16～0.24 576～1080 4～7.5 144 0.08～0.16 576～1080

3 算法与控制策略

3.1 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，我们在设计算法时规定了

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