一种实用数字变频控制器的设计

变频的原理是改变IC14的分频基数fb。就可改变计数脉冲频率，从而改变读完4 096 个脉冲的时间，达到了变频的目的，其关系是

显然，变频器的输出频率越高的值越大，而分频系数越小。例如，当需要输出fo=50 Hz交流电时，则先求得

为了提高系统的分辨率，可提高系统的振荡频率，一般可使fo的频率分辨率达到0.5 Hz以下。

调制度M的控制方法是：将27512 共分成25共32个区域，每个区域包含211个字节，存储一个具有一定调制度的全周期SPWM波形。存储区一共存储32个不同M 的SPWM波，并将其按M的大小排列，由IC1的P1.3耀P1.7寻址，输出频率及调制度的选择由控制算法决定。

控制算法原理如图4所示[2]，控制量R 和反馈量Y 之差e，以及误差变化率一同输入到模糊控制器进行推理，并对状态的走势进行预测，从而选择恰当的f 及M，通过计算机寻址及分频，输出一组合适的波形进入下一状态的运行。由于IC1内的Flash存储区只有2 kB，推理方法主要采用相关法，参数子集和其变化率子集分别选用4 维和3维，完全满足一般家电及工业控制的需要。

3 波形存储的几点考虑

3.1 载波频率的确定

设定最高输出交流频率为60 Hz，可求得输出周期TO=16.67 ms，则存储器中每单元的分辨率为驻T=16.67/4 096=4.096 滋s，也就是说，每个存储单元所代表的脉宽为4 滋s。

设定载波频率fPWM=20 kHz，TPWM=1/20 000=50 滋s，则当调制度最大时存储的载波波形如图5所示。图5中TPWM =50 滋s，所占的存储单元数为N=TPWM / 驻T=12，同样可求得Td占一个存储单元，TON占11 个存储单元。

3.2 存储波形的形成

以fo=50 Hz为例，见图6。由于载波脉冲周期TPWM =50 滋s，而20 ms对应360°，所以每个载波周期对应的角度为琢PWM=360°×50 滋s/20 ms=0.9°。

而对于消除3、5、7、9、11 次5 个谐波的最佳波形的P1 耀P5点位置经计算为[3]：18.167毅、26.633毅、36.867毅、52.9毅、56.683毅，显然不是园.9毅的整数倍。因此，量化误

差将影响Pi 位置的精确度，使整个系统对谐波的消除不能达到最佳。试验证明，这种影响可以忽略。

3.3 输出交流电源的控制

根据U/f =常数，当频率变低时，相应输出电压须下降。因此，在35耀60 Hz范围内，设置了32 种针对不同电压的波形，并用计算机的P1.3耀P1.7直接寻址。另外，考虑到负载的变化和频率的变化而影响输出电压的波动，软件设置上允许同一频率下可根据需要选择不同M 的波形，从而使电压在一定范围内可以调整，用来对转矩进行补偿，这些工作都由模糊推理来完成。

4 结语

该变频控制系统配用三菱IPM模块PM20CHA060构成1.5 kW 微型全数字三相变频控制器，并对油泵电机进行拖载实验，满足应用要求。

1)该系统由于变频构思巧妙，并利用IPM 功率块，使电路结构紧凑，控制简单，适应性宽，易于批量生产，可用于家庭、工业控制。

2)由于配有LED 显示器(4 位)可对环境条件、设置条件、运行情况分类进行显示。

3)为了进一步提高控制精度，简化硬件电路，可将C2051改换为富士通公司的MB89130A(48脚)8位单片机[4]。由于该片内部ROM为32 KB，4 通道8位A/D 转换，5 个内部中断和3 个外部中断，从而增加变量空间，可降低成本，提高可靠性。