支持CAN总线的电动车辅助逆变电源的设计
启用CAN控制器的功能,主要借助四个特殊功能寄存器(SPR)实现,CPU对CAN控制器的控制及其访问都通过它们完成,接口结插件电感器构如图2所示。这四个特殊功能寄存器分别为:(1)地址寄存器(CANADR),CPU通过CANADR读/写CAN控制器的验收码寄存器;(2)数据寄存器(CANDAT),CANDAT对应由CANADR指向的CAN控制器内部寄存器;(3)控制寄存器(CANCON),它具有两个功能,读CANCON意味着访问CAN控制器的中断寄存器,写CANCON意味着访问命令寄存器;(4)状态寄存器(CANSTA),具有两个功能,读CANSTA是访问CAN控制器的状态寄存器,写CANSTA是为后续的DMA传输设置内部数据存储器RAM的地址。此外,DMA逻辑允许CAN控制器与CPU在片主RAM之间的高速数据交换。
在芯片初始化阶段,CPU通过向CANCON和CANSTA写入内容,完成CAN控制器的功能初始化。在实际通讯过程中,CPU则利用四个寄存器使CAN控制器接收和发送数据信息。
2 逆变电源系统硬件构成
电动车用辅助三相逆变电源从结构上可以分为三个部分:(1)DC/DC多路电源——自动适应直流输入端的大范围电压浮动,为系统的其它电路提供彼此隔离且电压稳定的低压电源;(2)主控制板——检测各路输出的电压、电流,根据运行情况智能调整逆变电路的输出,通过CAN总线参与整车数据通讯;(3)主功率逆变电路——由高度集成的三相逆变模块IPM组成,完成主电路的逆变功能。
系统基本结构图如图3所示,其中未标出给系统各器件供电的DC/DC多路电源。
DC/DC多路电源采用开关电源的标准设计,配合具有不同变比的多抽头高频变压器,对外输出5V、12V、20V等多路隔离直流电。同时考虑到电动车电池组电压的波动范围相对较大(充满时为400V,使用过程中可能降低到280V),在设计中选择了适当的电路结构,取得较好的输入电压适应能力。
控制板是整个系统的核心,采用了P8xC592单片机系列中无片绕行电感内ROM的P80C592、脉宽调制专用芯片SA8282、CAN总线收发器82C250以及主电路电压、电流数据采样模块等。
控制板通过SA8282专用芯片向三相逆变模块IPM提供6路PWM信号。SA8282芯片由MITEL公司开发生产,其特点是控制简单、频率精度高、运行可靠性高,它支持标准的8位MOTEL复用数据总线,可以方便地和单片机交换数据。单片机只需对芯片内部的5个数据寄存器赋值,就可以完成对PWM波形输出的初始化和实时控制。SA8282芯片为标准28脚双列直插式封装,管脚RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPHT、BPHB输出三相可独立控制的TTL驱动信号,可对应驱动三相逆变桥上的六路IGBT。
将SA8282专用芯片与IPM连接后,P80C592只需要在启动时对其进行初始化,三相输出达到预定值后,SA8282即可以独立驱动IPM模块。只有在调整PWM输出时,P80C592才需要对SA8282进行控制。同时,SA8282芯片的SET TRIP管脚能够响应IPM发出的故障信号,迅速关断所有PWM波形输出,对逆变电路进行快速保护,并通过TRIP状态输出管脚通知P80C592单片机,确保系统安全。
分布于主电路直流输入端和三相输出端的数据采集模块可对各路电压、电流进行采样,经P80C592进行A/D变换后保存到数据存储器中,便于CPU判断系统输入/输出是否正常,并进行相应操作。
CAN总线收发器82C250是CAN 控制器和物理总线间的接口,最初为汽车高速通信设计,具有许多针对车辆应用设计的结构。其特点包括:有效减小汽车环境瞬间干扰对信号的影响,具有保护总线能力;防护电池与地之间发生短路;支持低电流待机方式等,因此十分适合电动车辅助逆变电源的需要。将82C250与P80C592的CAN接口输入、输出端相连,便构成了辅助逆变电源对外通多层片式电感器讯的接口,如图4所示。
3 逆变电源系统软件设计
辅助三相逆变电源的控制软件通过8051汇编语言编制,在完成其控制功能外,力求程序的合理与简化,以适应电动汽车对系统稳定性和可靠性的要求,控制流程如图5所示。
系统上电运行后,单片机P80C952首先对SA8282芯片的初始化寄存器进行数据初始化,然后根据负载电机的特点执行软启动程序。当三相平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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