基于AVR的高精度CPSMc究

ATmega系列單片機具有高速處理能力，執行指令僅需一個時鐘周期，且自帶10位ADC功能，能夠滿足設計的需求。這里選用ATmega8芯片，基于ICCAVR7．0編譯環境編寫了CPSM脈沖控制程序，圖5為程序流程圖。

利用T／C1輸入捕獲功能對基準脈沖計數，以16個脈沖作為一個控制單元，在中斷服務子程序中標記64個連續控制單元，并將標記號保存到變量number(number=1，2，3……64)中，從而構成一個控制周期Tc。每一個周期進行一次A／D轉換，在ADC結束中斷服務子程序中獲取10位控制量D9～D0，根據該值控制各個單元。為給程序的運行爭取盡可能多的時間，采用預估算方法，即在當前控制單元計算出下一個單元的4位控制量out_data，在下一個單元的起始時刻先輸出該控制量，緊接著計算出下下個單元的控制量，依次循環，從而保證了控制脈沖的連續性。
CPSM子函數用于計算各單元控制量。因A／D轉換后得到10位控制量D9～D0，又有64個控制單元，故要將D9～D0個脈沖平均分配到64個單元中。D9～D0／64=D9～D6，故先將D9～D6賦值給控制量out_data，再將D5～D0個脈沖平均分配到64個單元中。圖5b中，m=6；n=1，2，3，……，6。該算法可以理解為PSM方法的軟件實現，當前單元在D9～D6個脈沖基礎上，根據標記量number及D5～D0各位的值決定增加的脈沖個數，并將其保存到控制量out_data中，通過該變量控制PSM電路。

4 實驗結果和分析
為驗證CPSM控制方法的正確性，設計了一臺樣機，基本參數為：輸出功率為5 kW，輸出頻率為100 kHz，輸入電源為三相交流380 V／50 kHz；負載等效電感L0=1．84 μH，諧振電容C0=1．36 μF，等效電阻R0=0．28 Ω；諧振回路的品質因數Q=4．19。圖6a，b為V1在不同密度時一個控制周期內的驅動脈沖波形，可見，其控制精度達到1／1 024。

圖6c，d為在不同脈沖密度下的輸出電壓電流波形，由圖可見，由于脈沖均勻分布，即使在較低的密度下，輸出電流也能保持平穩連續。驗證了該設計方法的可行性。

5 結論
這里提出了復合脈沖均勻密度調制的感應加熱電源功率控制策略。在控制脈沖均勻分布的同時，其控制精度可提升到1／1 024，使輸出功率更穩定，調節更靈活；采用了預估算的編程方法，提高了工作頻率；逆變環節采用串聯諧振式逆變電路，控制開關管在零電壓開通和零電流關斷。實驗結果驗證了該方案可行，該控制方法對于感應加熱設備的高精度控制和節能具有重要意義，且便于對傳統設備進行改造，具有廣闊的應用前景。