機車(chē)空調逆變電源控制系統及其實(shí)現

圖4 濾波后逆變器輸出波形

3 通訊系統控制方案

為了適應機車(chē)上復雜的電磁環(huán)境，滿(mǎn)足逆變器控制系統通訊的要求，本系統中使用工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)（CAN總線(xiàn)）進(jìn)行控制信號、反饋信號的傳輸。

CAN總線(xiàn)特點(diǎn)：

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

◆ CAN采用非破壞總線(xiàn)仲裁技術(shù)。當多個(gè)節點(diǎn)同時(shí)向總線(xiàn)發(fā)送信息出現沖突時(shí)，優(yōu)先級較低的節點(diǎn)會(huì )主動(dòng)地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節點(diǎn)可不受影響地繼續傳輸數據，從而大大節省了總線(xiàn)沖突仲裁時(shí)間。

◆ CAN節點(diǎn)只需通過(guò)對報文的標識符濾波即可實(shí)現點(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據。

◆ CAN的直接通信距離最遠可達10km；通信速率最高可達1Mbps。

◆ CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效果。

◆ CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖，選擇靈活。

◆ CAN節點(diǎn)在錯誤嚴重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線(xiàn)上其他節點(diǎn)的操作不受影響。

3.1 通訊系統硬件電路設計

圖5 通訊系統硬件電路框圖

由圖5可知，上位微機CAN總線(xiàn)節點(diǎn)硬件電路主要分為四個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱CC8051F020、獨立CAN通訊控制器SJA1000、CAN總線(xiàn)驅動(dòng)器82C250和高速光耦6N137。單片機C8051F020負責SJA1000的初始化，通過(guò)控制SJA1000實(shí)現數據的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。

為了增強CAN總線(xiàn)節點(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(guò)高速光耦6N137后與82C250相連，這樣就很好的實(shí)現了總線(xiàn)上各CAN節點(diǎn)間的電氣隔離。82C250與CAN總線(xiàn)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(guò)一個(gè)電阻與CAN總線(xiàn)相連，電阻可起到一定的限流作用，保護82C250免受過(guò)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(xiàn)上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。

逆變器CAN總線(xiàn)節點(diǎn)硬件電路與上位微機CAN總線(xiàn)節點(diǎn)硬件電路結構基本相同，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(guò)SPI接口與該器件連接。使用標準的SPI讀/寫(xiě)指令以及專(zhuān)門(mén)的SPI命令來(lái)讀/寫(xiě)所有的寄存器。通過(guò)SPI接口設置寄存器中的相應位或使用發(fā)送使能引腳均可啟動(dòng)發(fā)送操作。通過(guò)讀取相應的寄存器可以檢查通訊狀態(tài)和錯誤。器件上有一個(gè)多用途中斷引腳及各接收緩沖器的專(zhuān)用中斷引腳，用于指示有效報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(lái)啟動(dòng)將裝載在三個(gè)發(fā)送緩沖器之一中的報文立即發(fā)送出去。