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MC9S08MP16在数码发电机中的应用
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2013-01-15
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数码发电机由于采用了高转速发动机、多磁极高频发电机、电子油门控制和逆变、变频等技术,所以不仅能够显著提高发动机的燃油利用效率,而且还能输出更加稳定的电压和频率,提高电源的质量。同时,由于多磁极发电机在转子上安装了很多对磁极(通常有6至8对),而工频发电机的转子上只有一对磁极,所以在相同转速下,多磁极发电机的线圈切割磁力线的速度是工频发电机的好几倍。于是,多磁极发电机的线圈的匝数可以只有工频发电机的几分之一,这样发电机的体积就大大地减小了,不仅把设备做到了小型化、便携化,而且还能节省大量的铜材和钢材。既降低了设备的成本,又间接地为节能减排做出了贡献。因此,将来数码发电机肯定会取代传统的发电机,成为小功率燃油发电机的主流产品。 MC9S08MP16是飞思卡尔针对电机控制和数字电源等应用推出的微控制器产品。它非常适合于数码发电机的应用。本文介绍MC9S08MP16的主要功能、特性和它在数码发电机应用中的优势。
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MC9S08MP16
MC9S08MP16MC9S08MP16
MC9S08MP16 在数码发电机中的应用
在数码发电机中的应用在数码发电机中的应用
在数码发电机中的应用
飞思卡尔半导体成都分公司
飞思卡尔半导体成都分公司飞思卡尔半导体成都分公司
飞思卡尔半导体成都分公司
傅志强([email protected])
前言
前言前言
前言
传统的小型燃油发电机系统,主要采用低转速发动机带动一个工频发电机进行工作,
直接输出额定的电压和频率。这种发电机系统,由于发动机工作在较低的转速上,从而导
致其燃油的利用效率较低;同时,对于发电机而言,由于工频发电机的线圈切割磁力线的
速度较慢,输出额定电压需要的线圈的匝数就较多,所以也难以将体积做小。因此,整个
系统就很难做到高效节能和小型化、便携化。另外,在发电机输出的质量上,由于输出的
电压和频率都跟发动机的转速成正比关系,而发动机的转速是由机械式的调速装置来控制
的,在不同的负载状态下,其转速会有较大的变化,从而直接影响到输出的电压和频率的
稳定性,一般这种发电机的输出的THD都较大。
数码发电机由于采用了高转速发动机、多磁极高频发电机、电子油门控制和逆变、变
频等技术,所以不仅能够显著提高发动机的燃油利用效率,而且还能输出更加稳定的电压
和频率,提高电源的质量。同时,由于多磁极发电机在转子上安装了很多对磁极(通常有
6至8对),而工频发电机的转子上只有一对磁极,所以在相同转速下,多磁极发电机的线
圈切割磁力线的速度是工频发电机的好几倍。于是,多磁极发电机的线圈的匝数可以只有
工频发电机的几分之一,这样发电机的体积就大大地减小了,不仅把设备做到了小型化、
便携化,而且还能节省大量的铜材和钢材。既降低了设备的成本,又间接地为节能减排做
出了贡献。因此,将来数码发电机肯定会取代传统的发电机,成为小功率燃油发电机的主
流产品。
MC9S08MP16是飞思卡尔针对电机控制和数字电源等应用推出的微控制器产品。它非
常适合于数码发电机的应用。本文介绍MC9S08MP16的主要功能、特性和它在数码发电机
应用中的优势。
MC9S08MP16
MC9S08MP16MC9S08MP16
MC9S08MP16 的主要功能
的主要功能的主要功能
的主要功能
MC9S08MP16是飞思卡尔的基于HCS08内核的8位单片机,它集成了以下的功能模块:
• 16 KB FLASH存储器;
• 1 KB RAM存储器;
• 40个普通数字I/O口;
• 3个8通道的键盘中断模块(KBI),可软件设置产生中断的电平或边沿的极性;
• 中断优先级控制器,支持4个可编程中断优先级;
• 片内时钟源,带一个锁频环(FLL),时钟频率最高可达51.34 MHz;
• 看门狗复位,上电复位和低电压检测复位电路;
• 单线后台调试(BDM)接口和片上在线仿真(ICE)模块;
• 1个模数转换器(ADC),有13个通道,支持12位分辨率,带有一个内部参考电压
通道;
• 1个差分输入的可编程增益放大器(PGA),其增益可设置为1、2、4、8、16或32;
• 3个高速的模拟比较器(HSCMP);
• 3个数模转换器(DAC),5位的分辨率,用作比较器的参考电压;
• 2个可编程延迟模块(PDB),一个用来同步PWM和ADC采样,另一个用来同步
PWM和模拟比较器的比较窗口;
• 2个多功能定时器模块(FTM),其中FTM1有2个通道,FTM2有6个通道;每个通
道都可配置为输入捕捉、输出比较或者PWM功能;
• 1个普通的定时器模块(MTIM),具有8位的模数计数器和8位的预分频器;
• 实时时钟模块(RTC),可在MCU休眠时以极低的功耗工作;
• 1个UART串口(SCI);
• 1个SPI接口;
• 1个IIC/SMBUS接口;
• 1个循环冗余校验(CRC)产生器。
MC9S08MP16
MC9S08MP16MC9S08MP16
MC9S08MP16 的主要特性
的主要特性的主要特性
的主要特性
MC9S08MP16具有很多针对电机控制和逆变器应用而设计的特性,具体的说明如下:
• FTM模块既能产生边沿对齐的PWM波形,又能产生中心对齐的PMW波形。
• FTM模块的每个通道既可以独立工作,又可以每两个通道组合成一对互补的PWM
输出通道。
• FTM模块用作PWM输出时,带有死区时间插入的功能,死区时间的长短可由软件
配置,取值范围从20纳秒到20微秒(系统时钟频率为50 MHz时)。
• FTM模块用作PWM输出时,具有3个故障输入信号。当有故障信号输入时,硬件可
以立即自动关闭本模块的所有PWM通道的输出;并且当故障信号消失后,既可以
自动在下一个PWM周期恢复输出,也可以配置成由软件控制恢复PWM输出。
• FTM模块内部具有软件可配置的数字滤波器,用来对输入信号(包括PWM的故障
信号和输入捕捉的通道)进行滤波,从而提高了系统的抗干扰性能,简化了控制
器的外部电路的设计。
• ADC和PWM之间有同步机制,可以用PDB模块来精确控制ADC的采样时间点,让它
在PWM波形的最佳位置进行采样,从而避开功率器件在开关时产生的对电路的干
扰。
• 芯片内部集成的高性能模拟电路可以减少控制板的元器件数量,不仅能降低系统
的成本,而且也能减少电路发生故障的概率。
- 带差分输入的PGA,其输出在芯片内部连接到ADC的一个输入通道上,可以用
来放大电流反馈的信号;
- 高速的模拟比较器,带有DAC作为它的参考电压,并且它的输出可以配置为
PWM的故障输入信号之一,因而可以用来实现过流保护等功能。
数码发电机的工作原理
数码发电机的工作原理数码发电机的工作原理
数码发电机的工作原理
数码发电机通常由小型汽油发动机、多磁极发电机、逆变器和步进电机及其控制器组
成。它的结构框图如图1所示。
图1. 数码发电机结构框图
数码发电机工作时,由发动机带动发电机旋转。由于使用的是多磁极的发电机,而且
发动机的转速也较高,所以发电机输出的是300至600赫兹的高频交流电。然后,在逆变器
中,先通过整流和稳压电路,把高频交流电转变成稳定的直流电,再通过逆变电路把直流
电转变成工频交流电输出。
逆变器是数码发电机系统中的核心部分。一个典型的单相逆变器的工作原理可以用图
2来阐述。它包含了一个由4个功率开关管组成的H桥,其中每个半桥的高边开关和低边开
关是以互补的方式工作的,也就是说当高边开关导通时,低边开关必须截止(断开),反
之亦然。因为开关管的截止时间比导通时间长,所以在开关状态切换时,必须插入一定的
死区时间。输出的电压用脉冲宽度调制(PWM)技术来控制,脉冲的宽度由一个三角波和
一个工频的正弦波相比较而得,三角波和正弦波的交叉点决定了开关管的状态切换的时刻,
如图3所示。我们通常把这样的PWM波叫做正弦PWM波。
步进电机
步进电机步进电机
步进电机
发动机
发动机发动机
发动机
油门
发电
发电发电
发电
机
机机
机
ADC PWM ADC
微控制器
AC
-
DC
功率开
关器件
步进电机
驱动器
逆变器
逆变器逆变器
逆变器
高频
交流电
工频交流电
输出
直流电
转动
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