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(多图) 数字信号控制器在变频家电中的应用

夏宇红?? Microchip中国?? 2005年09月09日 ?? 收藏0

BEMF

  BEMF检测硬件示例

实际的BEMF波形图

  实际的BEMF波形图

  有了精确的转子位置检测就可以实现正确换相,有了正确换相就可以让BLDC电机正确地转动,但为了改变BLDC电机的转速,还需要改变加在BLDC电机定子绕组上的端电压。为了满足这个要求,可以使用dsPIC30F所配备的电机控制专用脉宽调制输出硬件(MCPWM)。从下图可以看到,这是针对电机控制而专门设计的PWM电路,具有三对六路互补PWM发生器,每一对PWM分别配备了死区发生器和手动改写逻辑,专用的时基发生电路,具有中心对齐或边沿对齐输出方式。采用这个专用的硬件外设后,可以大大地简化软硬件的设计,同时极大地提高整个控制系统的安全可靠性。
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dsPIC

  dsPIC中MCPWM的框图

  整个变频部分的电路结构如下图所示:
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整个变频部分的电路结构

  整个变频部分的电路结构

  而控制算法则可采用常见的PID方法,通过MCPWM控制电压和电流,由BEMF检测提供速度/位置/方向信息,由dsPIC完成闭环控制,整个系统简洁高效,充分发挥了dsPIC的处理能力。
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由dsPIC完成闭环控制

  由dsPIC完成闭环控制

  开发工

具/环境的支持

  任何一种单片机或是DSP,都需要开发工具的支持才能完成应用,dsPIC也不例外。好在Microchip在嵌入式控制领域具有丰富的经验,早就为DSC系列准备了完整的软硬件开发工具、应用程序库、开发板和参考设计。

  首先是MPLAB集成开发环境(IDE),这是Microchip公司所有单片机和DSP产品统一的开发平台,用于开发dsPIC30F的所有工具都是在这个平台中工作的。这个功能强大又易于使用的MPLAB IDE拥有32位调试环境所具备的所有高级编辑/编译/调试功能。MPLAB IDE不仅集成了软件,而且也集成了Microchip公司的硬件工具和许多第三方工具。MPLAB IDE可运行于Windows? XP、2000、ME、98 SE和NT,内置功能强大的代码编辑器,可用颜色区分代码的功能,大大提高编辑的效率,有助于减少语法错误。支持项目建立和管理,可进行汇编和C源代码级调试。具有灵活的观察窗口,也可以将鼠标移动到变量上直接查看变量的值。
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dsPIC30F


  dsPIC30F有丰富的软硬件开发工具的支持,其中包括许多优秀的免费和廉价工具。对于初次使用的开发者,建议使用MPLAB ICD 2在线调试器和MPLAB IDE集成开发环境。只需要非常小的投资您就可以马上开始您的项目了。

  全部的开发工具包括:
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全部的开发工具


  除了上面列出的基本的开发工具,对于具有强大DSP处理能力的dsPIC,Microchip还提供了更多的软件工具,便开发工作更容易,效率更高。这些高级软件工具包括:
  MPLAB VDI可视化器件初始化程序
  dsPICworks?数据分析和DSP软件
  数字滤波器设计CAD辅助软件
  大量的常用数学库和DSP算法库
  外围驱动程序库
  大量的实用连接库,包括TCP/IP协议栈和嵌入式软Modem库等等
  更多现成的应用程序库,包括语音识别、噪声抑制、加解密、回声消除、电机控制、RTOS及通讯驱动程序(如OSEK和CAN驱动程序)等等

  有了上面这些强大易用的软硬件开发工具的支持,在dsPIC上的开发甚至比传统的单片机更加容易上手,开发效率更高,开发时间更短。以上面的变频空调为例,就是在这样的开发环境里采用汇编(MPLAB ASM30)和C语言(MPLAB C30)混合编程开发完成的。初期采用软件仿真(MPLAB SIM30)完成算法和逻辑部分的代码编写和除错,然后用MPLAB ICD 2在线调试器和MPLAB ICE 4000在线仿真器进行实时仿真,最后利用MPLAB PM3器件编程器把目标代码写入dsPIC30F的闪存中进行最后的脱机调试和验证,直至完成整个开发。整个过程都是在MPLAB IDE集成开发环境中一气呵成。
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变频空调项目的开发环境

(变频空调项目的开发环境)

  综上所述,随着生活水平的提高以及控制理论和半导体工业的发展,传统家电正在经历一场变频化的革命。而这场变频技术革命的核心,就是高性能低成本的嵌入式控制芯片。Microchip公司的dsPIC30F系列数字信号控制器,融合了最新的16位单片机性能和DSP运算所需要的所有功能,配合为电机的变频控制而优化设计的专用片上硬件,可以很好地完成各类电机的控制应用,是变频家电控制器嵌入式控制芯片的理想选择。


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MCU? DSP? 嵌入式?

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