機(jī)車空調(diào)逆變電源控制系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)

圖4 濾波后逆變器輸出波形

3 通訊系統(tǒng)控制方案

為了適應(yīng)機(jī)車上復(fù)雜的電磁環(huán)境，滿足逆變器控制系統(tǒng)通訊的要求，本系統(tǒng)中使用工業(yè)現(xiàn)場總線（CAN總線）進(jìn)行控制信號、反饋信號的傳輸。

CAN總線特點(diǎn)：

◆ CAN采用多主方式工作模式，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從。

◆ CAN采用非破壞總線仲裁技術(shù)。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息出現(xiàn)沖突時(shí)，優(yōu)先級較低的節(jié)點(diǎn)會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間。

◆ CAN節(jié)點(diǎn)只需通過對報(bào)文的標(biāo)識符濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)。

◆ CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km；通信速率最高可達(dá)1Mbps。

◆ CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，具有極好的檢錯(cuò)效果。

◆ CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。

◆ CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。

3.1 通訊系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

圖5 通訊系統(tǒng)硬件電路框圖

由圖5可知，上位微機(jī)CAN總線節(jié)點(diǎn)硬件電路主要分為四個(gè)部分：單片機(jī)C8051F020、獨(dú)立CAN通訊控制器SJA1000、CAN總線驅(qū)動器82C250和高速光耦6N137。單片機(jī)C8051F020負(fù)責(zé)SJA1000的初始化，通過控制SJA1000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。

為了增強(qiáng)CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，SJA1000的TX0和RX0并不是直接與82C250的TXD和RXD相連，而是通過高速光耦6N137后與82C250相連，這樣就很好的實(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。82C250與CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。82C250的CANH和CANL引腳各自通過一個(gè)電阻與CAN總線相連，電阻可起到一定的限流作用，保護(hù)82C250免受過流的沖擊。CANH和CANL與地之間并聯(lián)了兩個(gè)小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。

逆變器CAN總線節(jié)點(diǎn)硬件電路與上位微機(jī)CAN總線節(jié)點(diǎn)硬件電路結(jié)構(gòu)基本相同，只有CAN通訊控制器選用MCP2515代替了SJA1000，逆變器控制芯片SPMC75F2413A通過SPI接口與該器件連接。使用標(biāo)準(zhǔn)的SPI讀/寫指令以及專門的SPI命令來讀/寫所有的寄存器。通過SPI接口設(shè)置寄存器中的相應(yīng)位或使用發(fā)送使能引腳均可啟動發(fā)送操作。通過讀取相應(yīng)的寄存器可以檢查通訊狀態(tài)和錯(cuò)誤。器件上有一個(gè)多用途中斷引腳及各接收緩沖器的專用中斷引腳，用于指示有效報(bào)文是否被接收并載入接收緩沖器。器件還有三個(gè)引腳，用來啟動將裝載在三個(gè)發(fā)送緩沖器之一中的報(bào)文立即發(fā)送出去。