《INV-MCU Lab》汽油变频发电机逆变器软件用户手册

CMS_BAT139_DigInv 数字逆变器控制软件用户手册

版本：Rev0.1
日期：2026-05-11
适用工程：CMS_BAT139_DigInv_3KW230V_V01
适用 MCU：BAT32G139GK48FA / BAT32G139GH48 工程目标

声明与安全

本工程面向高压交流/直流功率变换场景。调试和运行时可能涉及 230 VAC 输出、数百伏直流母线、储能电容和高速开关器件。使用者应具备功率电子和嵌入式调试经验，并在隔离供电、限流、放电、示波器探头耐压和接地方式确认后再进行上电。

本文档不替代硬件规格书、安规测试报告、量产测试规范和最终产品用户说明书。产品级使用前，应完成硬件耐压、温升、短路、过载、EMC、异常掉电、并机投入和长期可靠性验证。

版本修订记录

版本 日期 说明 作者
Rev0.1 2026-05-11 基于源码生成用户手册初版 naiva

目录

  1. 简介
  2. 控制系统概述
  3. 开发环境与交付物
  4. 软件结构与运行时序
  5. 硬件接口与资源分配
  6. 开始调试
  7. 软件参数配置
  8. 数据采样、标定与换算
  9. 控制算法说明
  10. 故障保护与处理
  11. 维护、移植与二次开发
  12. 附录：

1. 简介

1.1 手册范围

本手册说明 BAT32G139 数字逆变器控制软件的工程结构、运行逻辑、参数配置、调试步骤、故障处理和二次开发注意事项。当前源码配置面向 230 VAC / 50 Hz 输出，功率等级宏配置为 Inv_Power_2000W，工程目录名称保留 3KW230V 字样。

需要确认的产品定义：

项目 当前源码/工程信息 说明
额定输出电压 230 VAC 谐波失真 THD ≤3%
输出频率 50 Hz，支持 60 Hz 表 50/60 Hz
额定功率 Inv_Power_Model = Inv_Power_3000W 2 kW/3 kW
直流母线 380/400VDC
MCU BAT32G139GK48FA
调试接口 Keil 工程、J-Link/CMSIS-DAP、UART1

1.2 适用读者

本文面向以下人员：

读者 关注内容
嵌入式开发 工程构建、状态机、外设初始化、中断调度、参数移植
功率算法开发 采样链路、双环控制、重复控制、限功率、下垂控制
硬件调试 引脚资源、ADC 通道、PWM 输出、过流/短路/温度保护
测试验证 故障注入、保护阈值、串口观测、回归清单
技术支持 故障码、LED/按键行为、恢复流程

1.3 手册编写依据

本手册依据以下工程文件整理：

内容 主要文件
工程目标与构建 keil/INVERTER.uvprojx
主循环 code/source/2_user_s/main.c
硬件初始化 code/source/2_user_s/sys_hardware_init.c
参数配置 code/head/2_user_h/sys_define_config.h、sys_define_parar.h
状态机 code/source/2_user_s/sys_state_machine.c
中断调度 code/source/2_user_s/interrupt.c
采样计算 code/source/2_user_s/user_sample.c
故障保护 code/source/2_user_s/user_fault_check.c
逆变控制 code/source/3_powerlib_s/Inverter_Ctrl.c

2. 控制系统概述

2.1 系统功能

当前软件实现以下主要功能：

  1. 230 VAC / 50 Hz 单相逆变输出控制。
  2. 基于 TMM 的中心对称 SPWM 生成，当前载波频率 19.2 kHz。
  3. ADC 采样输出电压、电感电流、母线电压、辅助电源、温度、参考电压。
  4. 输出电压/电流闭环控制，支持单环/双环配置。
  5. 重复控制、PQ 下垂控制、限功率控制和直流分量校正。
  6. 母线、输出电压、输出电流、过载、短路、过温、转速、辅助电源、VREF 等保护。
  7. Ready/Run/Fault 等状态机管理。
  8. UART1 + DMA 调试输出，适配波形观测工具。
  9. 步进电机控制、按键、LED、并机/同步相关逻辑。

2.2 系统框图

graph TD Init["Sys_HardConfigInit 初始化外设"] --> Main["main.c 主循环"] Init --> TMM["TMM1 PWM中断"] Init --> SysTick["SysTick 1ms中断"] Init --> TMB["TMB输入捕获中断"] Main --> Context["State_Context_Func 状态转移"] Context --> Task["Sys_StateMachine_Task 状态任务"] Main --> Common["User_CommonFunction 慢任务"] Common --> Update["Update_AC_Data 计算RMS和功率"] Common --> UI["LED KEY 步进电机"] UI --> Context Pwr["直流母线和逆变功率级"] --> ADC["ADC软件触发采样"] ADC --> Sample["COM_VolSample COM_CurSample COM_Altern_Sample"] Sample --> Acc["User_EffectiveValue_Calc 周期累加"] Acc --> Back["整周期Back数据"] Back --> Update Pwr --> ACMP["ACMP0输出电压过零比较"] ACMP --> Freq["INV_ACOUT_FreCalc 频率和同步判定"] Freq --> Parallel["paralogiccontrol 同步状态"] Parallel --> Ready["Ready_State_Check 主从和投运判断"] Ready --> Context TMB --> Speed["发电机或外部速度计算"] Speed --> Protect SysTick --> Flags["置位system_1ms和faultCheck_1ms"] Flags --> Protect["Fault_State_Check 保护判定"] Update --> Protect Sample --> RunData["运行态采样快照"] RunData --> Ctrl["Inverter_AlgCtrl 逆变控制算法"] Protect --> Close["INV_CloseDrive 关SCR和PWM"] Close --> Context TMM --> Close TMM --> Freq TMM --> Sample TMM --> Acc TMM --> RunGate["CM_RUN_STATE运行态门控"] RunGate --> RunData Ctrl --> PWM["更新TMM PWM周期和比较值"] PWM --> Pwr TMM --> Debug["User_UART_View 调试数据选择"] Debug --> UART["UART1和DMA发送"]

2.3 控制模式

配置项 当前值 说明
OPERATING_MODE NORMAL_MODE 正常模式下启用保护逻辑；DEBUG_MODE 会跳过部分正常流程，需谨慎使用
CM_Inverter_Loop_Ctrl CM_Inverter_Double_Loop 逆变电压/电流双环
InvVol_Type Out_Vol_230 230 V 输出参数组
InvVol_Freq InvVol_Freq_50Hz 50 Hz 正弦表，19.2 kHz / 384 点
Inv_Power_Model Inv_Power_2000W 功率等级相关参数分支
INV_POWER_CTRL_SELECT INV_POWER_ENABLE 启用限功率控制
INV_SOFTWARE_CTRL_SELECT INV_SOFTWARE_DISABLE 当前关闭输出电压缓启动宏

3. 开发环境与交付物

3.1 硬件环境

条目 说明
控制器 BAT32G139GK48FA / BAT32G139GH48 工程目标
功率板 整流铝基板1、IGBT铝基板1
调试器 J-Link /CMSIS-DAP
供电 直流母线、电源限流、辅助电源规格
负载 阻性/感性/电机/整机负载规格

3.2 软件环境

条目 当前信息
操作系统 Windows，建议 Windows 10/11
IDE Keil MDK，工程文件 keil/INVERTER.uvprojx
编译目标 BAT32G139GH48
Device BAT32G139GK48FA
输出文件 Objects/INV_Ctrl.hex
语言 C

[补充] Keil MDK 版本 V5.32.0.0、BAT32G139 DFP/pack 版本 Cmsemicon.BAT32G139.1.0.4

3.3 交付物

类型 路径/说明
源码 code/source、code/head
Keil 工程 keil/INVERTER.uvprojx、keil/INVERTER.uvoptx
构建产物 keil/Objects/INV_Ctrl.hex
说明文档 本手册
硬件资料 原理图、PCB、BOM、接口定义]

4. 软件结构与运行时序

4.1 目录结构

CMS_BAT139_DigInv_3KW230V_V01/
├─ code/
│  ├─ head/
│  │  ├─ 1_driver_h/      MCU 外设驱动头文件
│  │  ├─ 2_user_h/        系统配置、状态机、用户层头文件
│  │  └─ 3_powerlib_h/    控制算法头文件
│  └─ source/
│     ├─ 1_driver_s/      ADC、TMM、TMB、SCI、DMA、GPIO 等驱动
│     ├─ 2_user_s/        主循环、状态机、采样、保护、人机接口
│     └─ 3_powerlib_s/    PID、重复控制、PQ 下垂、逆变控制、功率计算
├─ keil/                  Keil 工程、RTE、Objects、Listings
└─ docs/                  补充文档

4.2 软件分层

层级 目录 职责
驱动层 1_driver_* 直接配置 BAT32G139 外设寄存器，提供 ADC、TMM、TMB、SCI、DMA、GPIO 等基础接口
用户层 2_user_* 组织状态机、硬件初始化、采样处理、故障保护、按键/LED、并机和调试输出
算法层 3_powerlib_* 实现逆变控制、PID、重复控制、PQ 下垂、限功率和功率计算

二次开发时建议保持分层边界：硬件资源修改优先放在驱动/硬件初始化层，运行策略放在用户层，控制环路改动放在算法层。

4.3 主循环

main.c 的主流程如下：

Sys_HardConfigInit()
while (1) {
    State_Context.ContextPtr(&State_Context)
    Sys_StateMachine_Task()
    User_CommonFunction()
    处理 1ms 标志清零
}

主循环不直接执行高速闭环。高速采样和控制在 TMM1 PWM 中断内完成，主循环主要承担状态机推进和慢任务调度。

4.4 中断与任务优先级

优先级 入口 周期/触发 主要职责
最高 tmm1_interrupt() 19.2 kHz PWM 周期 关驱动检查、频率检测、采样、限功率、直流分量校正、逆变算法、PWM 更新、周期统计、串口观测触发
高 硬件 PWM 截止/INTP0 硬件触发 输入过流/强制截断，具体阈值与外部硬件相关
普通 SysTick_Handler() 1 ms 故障检测、步进电机节拍、温度恢复计时、短路检测窗口
低 main() 轮询 状态机、LED/按键、用户慢任务
低 tmb0_interrupt() 捕获触发 外部同步/转速信号捕获，计算频率/速度

注意：在 19.2 kHz 载波下，PWM 周期约 52 us。新增代码进入 tmm1_interrupt() 前必须评估最坏执行时间，避免 ADC 时序异常、PWM 更新延迟或控制不稳定。

4.5 状态机

状态机定义在 sys_state_machine.c，主要状态如下：

状态 进入条件 主要动作 退出条件
CM_INITIAL_STATE 上电/复位 软件变量初始化，绑定算法函数指针 Initial_Ok = E_TRUE
CM_WAITING_STATE 初始化完成或故障释放 使能 SCR，等待延时 Waiting_Ok = E_TRUE
CM_READY_STATE 等待完成 主从识别，母线/辅助电源/温度启动自检 Ready_Ok = E_TRUE 进入 Run；Ready_Ok = E_FAIL 进入 Fault
CM_RUN_STATE Ready 通过 开驱动，执行运行态故障检查/处理，高速中断进行闭环 停机指令或故障
CM_FAULT_STATE 自检失败或运行故障 关闭 SCR，保持故障，等待释放 Fault_Release = E_TRUE 返回 Waiting
CM_STOP_STATE 停机指令 停机占位 -

5. 硬件接口与资源分配

5.1 时钟与基础外设

资源 当前配置 文件
主频 外部晶振经 PLL，8 MHz * 16 / 2 = 64 MHz SystemClock_Init()
SysTick 1 ms SysTick_ConfigInit()
PWM TMM0/TMM1 互补 PWM，中心对称 EPWM_ConfigInit()
ADC 高速模式，软件触发，选择通道单次转换 ADC_ConfigInit()
TMB fCLK/8 = 8 MHz 输入捕获 TMB_InputCapture_Init()
ACMP0 内部 2.5 V 参考，用于输出过零/同步检测 ACMP0_ConfigInit()
UART1 SCI0 CH2/CH3，当前按 1 Mbps 配置 UART1_ConfigInit()
DMA DMA_VECTOR_ST1 发送 20 Byte 调试帧 Sys_HardConfigInit()

5.2 GPIO 与功能引脚

功能 引脚/端口 方向 说明
绿灯 P60 输出开漏 运行/状态指示
红灯 P61 输出开漏 故障/状态指示
逆变输出继电器 P70 输出 User_PWM_Enable/Disable 相关运行控制需结合硬件确认
SCR/整流使能 P30 输出 INV_SCR_ENABLE/DISABLE
故障复位输入 P31 上拉输入 FAULT_RST
ECO 模式输入 P74 上拉输入 ECOMODE
频率选择输入 P71 上拉输入 FRESWITCH，当前频率切换宏关闭
硬件过流/截止 P136 / INTP0 上拉输入 TMM 强制截断源
步进电机 A/B/C/D P24/P25/P26/P27 输出 24BYJ28 等步进控制
UART1 TXD P72 输出 调试发送
UART1 RXD P73 输入 当前接收配置被关闭
TMB 捕获 P50 输入 同步/转速捕获
ACMP0 输入 P22 模拟输入 输出电压比较输入

5.3 ADC 通道

通道 引脚 变量 说明
ANI0 / ADC_CHANNEL_0 P20 Temp_External_AD 散热器/外部温度
ANI3 / ADC_CHANNEL_3 P23 AC_Vol_Peak 逆变输出交流电压
ANI9 / ADC_CHANNEL_9 P10 ref_AD 参考电压/2.5 V 中点
ANI10 / ADC_CHANNEL_10 P01 Bus_Vol_AD 母线电压
ANI11 / ADC_CHANNEL_11 P00 Power_AuxVcc_AD 辅助电源
ANI15 / ADC_CHANNEL_15 P146 Inv_Cur_Peak 电感电流

当前 ADC 在中断内软件触发并阻塞等待转换完成。若提高载波频率或增加采样通道，需要重新评估 PWM 中断执行时间。

5.4 PWM 输出

项目 当前值
MCU_CLK 64 MHz
PWM_FREQ 19.2 kHz
DEADTIME 约 1.8 us
PWM_PERIOD MCU_CLK / (PWM_FREQ * 2) + DEADTIME - 2
输出方式 TMM 中心对称互补 PWM
更新点 TM1 下溢时从缓冲寄存器加载

6. 开始调试

6.1 调试前检查

上电前确认：

  1. 控制板、功率板、驱动电源和直流母线连接正确。
  2. 示波器、电流探头、差分探头量程和接地方式正确。
  3. 直流电源限流、电子负载或隔离负载配置正确。
  4. 功率级无短路，栅极驱动供电正常。
  5. Keil 工程目标、芯片型号和下载算法匹配。
  6. 当前宏配置符合硬件版本：电压增益、电流增益、母线增益、功率等级。

6.2 打开工程

  1. 打开 keil/INVERTER.uvprojx。
  2. 确认 Target 为 BAT32G139GH48。
  3. 确认 Device 为 BAT32G139GK48FA。
  4. 确认 Include Path 包含：
    ..\code\head\3_powerlib_h;..\code\head\1_driver_h;..\code\head\2_user_h;..\code\source\2_user_s

Keil 工程窗口截图、Pack 安装截图、Debug Adapter 配置截图:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

6.3 编译与下载

建议流程：

  1. Clean。
  2. Rebuild all target files。
  3. 确认生成 Objects/INV_Ctrl.hex。
  4. 连接 J-Link 下载。
  5. 下载后先低压/限流上电观察变量和 PWM 输出。

关键编译输出：

输出 说明
INV_Ctrl.axf 调试文件
INV_Ctrl.hex 烧录文件
INV_Ctrl.map 链接和内存占用分析

6.4 在线调试观察变量

建议优先观察：

变量 说明 正常期望
State_Context.State_Identifier 状态机状态 Initial -> Waiting -> Ready -> Run
System_ProtectFlag_Info.all 当前保护位 正常为 0
System_ProtectFlag_Info_First_Value 首次故障锁存 正常为 0
ADSample_Info.Bus_Vol_AD 母线原始 ADC 与母线电压对应
ADSample_Info.Bus_Vol_Filiter_AD 母线滤波值 稳定，无明显跳变
ADSample_Info.AC_Vol_RMS 输出电压有效值，0.25 V/LSB 230 V 约 920
ADSample_Info.Inv_Cur_RMS 电感电流 RMS 需结合负载
System_Power_Info.Active_Power_Total 有功功率 W 需结合负载
Inv_SineCtrl_Info.InvVol_SPWM_Duty SPWM 调制量 不应长期饱和
PID_Vol_Loop.Out / PID_Curr_Loop.Out 环路输出 不应异常发散

6.5 串口调试

当前工程初始化 UART1，P72 为 TXD1，DMA 从 txBuf[1] 向 SCI0->TXD1 发送 19 字节，面向 20 Byte 调试帧。

项目 当前信息
端口 UART1 TXD1 / P72
波特率 1 Mbps
发送入口 User_UART_View()
调用位置 tmm1_interrupt() 中 test_cnt >= 50
工具 VOFA/cktszsss32

串口帧格式

void Function_TxSendDebug(int32_t data1,int32_t data2,int32_t data3,int32_t data4)
{
    num[0] = data1;
    num[1] = data2;
    num[2] = data3;
    num[3] = data4; 

    memcpy(txBuf,(uint8_t *)num,16);

    txBuf[16] = 0x00;
    txBuf[17] = 0x00;
    txBuf[18] = 0x80;
    txBuf[19] = 0x7f;

    DMAVEC->CTRL[0].DMSAR = (uint32_t)(txBuf+1);
    DMAVEC->CTRL[0].DMACT = 19;
    DMA->DMAEN1 |= 1<<6;
    SCI0->TXD1 = txBuf[0];
}

当前 VOFA+ 发送格式没有 CRC，数据1 float + 数据2 float + 数据3 float + 数据4 float + 帧尾,也就是16字节数据 + 4字节帧尾

7. 软件参数配置

7.1 基本配置文件

文件 配置内容
sys_define_config.h PWM、串口、工作模式、输出电压/频率、功率等级、采样增益、正弦表点数
sys_define_parar.h 保护阈值、校准上下限、启动自检、功率等级参数、控制比例系数
sys_variable_init.c 运行时结构体初始化、函数指针绑定、PID/并机/重复控制/功率计算参数初始化

7.2 PWM 与频率

参数 当前值 修改影响
MCU_CLK 64 MHz 决定 PWM、定时和串口计算基础
PWM_FREQ 19.2 kHz 改变 PWM 周期和正弦表点数
DEADTIME 1.8 us 过小可能直通，过大影响输出波形
SPWMWAVE_DOT_50Hz 384 19.2 kHz / 384 = 50 Hz
SPWMWAVE_DOT_60Hz 320 19.2 kHz / 320 = 60 Hz

修改载波频率时必须同时核对：

  1. SPWMWAVE_DOT_* 点数是否能整除目标频率。
  2. 正弦表长度是否匹配。
  3. RepeatCtrl_Info.SPWM_Point 是否匹配。
  4. PWM 中断执行时间是否仍小于周期。
  5. 死区时间是否仍满足功率器件要求。

7.3 输出电压与功率等级

参数 当前值 说明
INV_AC_VOL_AMP_VAL_NORMAL_REF 2100 230 VAC 目标幅值对应的内部 ADC 码
INV_LOAD_PWR_SLOPE_NUM 30 负载功率对输出电压幅值补偿斜率
InvVol_Type Out_Vol_230 输出电压类型
Inv_Power_Model Inv_Power_2000W 功率等级参数分支
INV_POWER_CTRL_SELECT INV_POWER_ENABLE 启用限功率

7.4 采样增益

参数 当前值 说明
HW_ADC_REF 5.0 ADC 参考/供电基准
HW_VBUS_GAIN 144.4 母线电压分压倍数
HW_V_ACOUT_GAIN 256.0 输出电压采样倍数
HW_I_INDUC_GAIN 49.7 电感电流采样倍数
HW_AUX_POWER_GAIN 6.0 辅助电源采样倍数
HW_TEMP_DIVIDE_RES 10.00 kΩ NTC 分压上/下拉电阻之一

修改硬件采样电阻或放大倍数后，必须同步修改上述参数，并重新验证 RMS、功率、过压、欠压、过流和过温保护。

7.5 软启动和运行模式

参数 当前值 说明
INV_SOFTWARE_CTRL_SELECT INV_SOFTWARE_DISABLE 是否启用输出电压缓启动
INV_SOFTWARE_STEP_VALUE 50 缓启动每步递增值
INV_SOFTWARE_SHIFT_VALUE 6 缓启动缩放移位
INV_SOFTWARE_HOLD_INIT 450 << 6 缓启动初始幅值
OPERATING_MODE NORMAL_MODE 正常/调试模式

建议：调试模式会改变状态机和保护行为，只应在低压、限流、明确观察目标下使用。

8. 数据采样、标定与换算

8.1 采样链路

高速采样在 tmm1_interrupt() 内触发，核心链路为：

ADC原始码
-> 左移/读取
-> 上电偏置校准
-> 扣除 2.5 V 中点偏置
-> 峰值量写入 ADSample_Info
-> 周期内平方和/功率累加
-> 周期结束转存 Back
-> Update_AC_Data() 计算 RMS 和功率
-> 保护与控制算法读取

8.2 偏置校准

校准对象 样本数 合格范围 变量
VREF 512 3896 ~ 4296 AD_Correct_Vref
输出电压 1024 3896 ~ 4296 AD_Correct_V_ACOUT
电感电流 1024 3896 ~ 4296 AD_Correct_I_Induc

校准值用于扣除围绕 ADC 中点的直流偏置。若硬件偏置、电源或采样网络异常，校准无法置位，后续 RMS、功率和保护都会偏移。

8.3 输出电压换算

输出电压采样通道将 12 bit ADC 结果左移一位存储：

InvVol_Store_One = ADC->ADCR << 1
AC_Vol_Peak = InvVol_Store_One - AD_Correct_V_ACOUT.ADRef_Correct_Value

近似物理量换算：

Vadc_delta = (AC_Vol_Peak / 2) / 4096 * HW_ADC_REF
Vout_peak  = Vadc_delta * HW_V_ACOUT_GAIN
Vout_rms   = Vout_peak / sqrt(2)

ADSample_Info.AC_Vol_RMS 采用 0.25 V/LSB 存储，因此：

Vout_rms(V) = ADSample_Info.AC_Vol_RMS / 4

8.4 功率与电流

User_EffectiveValue_Calc() 在 PWM 周期内累加：

累加项 含义
AC_Vol_Sum 输出电压峰值平方和
Inv_Cur_Sum 电感电流峰值平方和
Load_Cur_Sum 估算负载电流平方和
AC_Active_Power_Sum 输出电压峰值 * 负载电流峰值

Update_AC_Data() 在整周期后计算 RMS、有功功率和视在功率，并写入 ADSample_Info 和 System_Power_Info。

9. 控制算法说明

9.1 逆变算法入口

Inverter_AlgCtrl() 在 sys_variable_init.c 中绑定到 Inv_SineCtrl_Info.Calc，并在 tmm1_interrupt() 运行态内调用。

主要步骤：

  1. 根据软启动配置调整目标幅值。
  2. 读取功率计算结果，执行 PQ 下垂控制。
  3. 根据母线电压和限功率输出修正幅值。
  4. 生成正弦电压参考。
  5. 计算虚拟阻抗补偿。
  6. 执行重复控制。
  7. 执行电压环 PI。
  8. 执行电流环 PI 和限幅。
  9. 根据开环/闭环、单机/并机模式生成调制量。
  10. 限幅后计算 PWM 周期和比较值。

9.2 电压/电流双环

环路 输入 输出 说明
电压环 PID_Vol_Loop 电压参考、输出电压峰值反馈 电流参考或调制修正量 保持输出电压
电流环 PID_Curr_Loop 电压环输出、电感电流峰值反馈 PWM 调制修正量 限制和调节电感电流

当前初始化中电流环限幅为 +800/-800，运行中还会根据电流 RMS 和功率进行补偿。

9.3 重复控制

重复控制使用当前正弦表索引 SineTab_Index，将电压参考和反馈误差映射到周期性补偿缓存，用于降低稳态周期误差。启用或修改重复控制参数时，需要同步确认：

  1. 正弦表点数与输出频率匹配。
  2. 缓存长度与 SPWM_Point 匹配。
  3. 故障释放时缓存是否清零。
  4. 负载突变下是否引入过冲。

9.4 PQ 下垂与并机

PQ_Droop_Ctrl() 读取有功/无功和母线电压，输出幅值与频率补偿。当前 InvVol_Omiga_MultiCalc 被固定为 4096，频率下垂输出未直接叠加；幅值补偿仍参与 InvVol_AM_MultiCalc。

9.5 限功率控制

限功率由 INV_POWER_CTRL_SELECT 使能，相关入口包括：

模块 作用
INV_Power_Ctrl() 运行中根据功率限制输出幅值/参考
INV_PID_Power 限功率控制器输出
INV_LOAD_PWR_SLOPE_NUM 负载功率对电压幅值补偿

10. 故障保护与处理

10.1 保护判定机制

保护项通过 Protect_Check_Var_t 描述阈值、回差、延时和保护位。Get_The_Protect_Flag() 按比较类型进行计时，超过持续时间后锁存对应保护位。

Fault_State_Check() 在 1 ms 节拍下运行，仅在 CM_RUN_STATE 且当前无故障时继续判定。首次故障会记录到 System_ProtectFlag_Info_First_Value，用于追溯首因。

10.2 主要保护项

类别 变量 当前阈值/说明
输出过压 ADSample_Info.AC_Vol_RMS 255 V，300 ms，回差 5 V
输出欠压 ADSample_Info.AC_Vol_RMS 130 V 或 160 V 分支，1500 ms，回差 5 V
输出短路 AC_Vol_RMS + Inv_Cur_Peak 启动屏蔽后，低输出电压且高峰值电流触发
电感过流 ADSample_Info.Inv_Cur_RMS OCP1/OCP2，阈值在参数文件中配置
过载 System_Power_Info.Active_Power_Total OLP1~OLP4
母线过压 ADSample_Info.Bus_Vol_AD OVP1~OVP3
母线欠压 ADSample_Info.Bus_Vol_AD UVP1~UVP3
辅助电源 Power_AuxVcc_AD OVP/UVP，15.0 V / 8.5 V 相关
过温 Temp_External_AD 80℃、90℃ 对应 NTC 阈值
VREF 异常 ref_AD_Fir >> 1 1848 ~ 2248，回差 80
转速异常 s16_GeneratorSpeedAvg 过速/欠速

10.3 故障进入流程

保护条件持续满足
-> System_ProtectFlag_Info.all 置位
-> System_ProtectFlag_Info_First_Value 锁存
-> 状态机检测 Fault_Occur
-> 进入 CM_FAULT_STATE
-> 关闭 SCR / PWM / 驱动相关输出
-> 等待释放条件

10.4 故障释放

Protect_Release() 会清除故障标志、启动自检标志、保护计数、并机状态、重复控制缓存和 PID 积分，并置位 State_Context.flag.bit.Fault_Release，状态机随后返回 Waiting。

当前释放条件包括：

  1. 保护释放计数小于 20 且复位按键为 OFF。
  2. 首次故障为过温且温度恢复计时超过 3000 ms。

10.5 故障处理建议

现象 可能原因 检查方向
上电进入 Fault 母线/辅助电源/温度启动自检失败 检查 ADC 原码、分压倍数、启动阈值
输出电压偏低 电压采样增益、幅值目标、限功率、环路参数异常 核对 HW_V_ACOUT_GAIN、INV_AC_VOL_AMP_VAL_NORMAL_REF、INV_PID_Power.out
输出波形抖动 ADC 偏置、PWM ISR 超时、环路参数过激 观测偏置值、GPIO 翻转测 ISR 耗时、降低 PI
短路保护误触发 启动屏蔽时间、输出电压阈值、电流峰值噪声 调整 INV_ACOUT_SCP_*，检查电流采样滤波
过流保护 负载过大、采样增益错误、环路饱和 对比电流探头与 Inv_Cur_RMS
VREF 异常 2.5 V 偏置、ADC 参考、电源纹波 测量 P10/VREF 通道波形

11. 维护、移植与二次开发

11.1 修改硬件采样网络

修改采样电阻、运放增益或 ADC 参考后，必须同步更新：

  1. HW_VBUS_GAIN
  2. HW_V_ACOUT_GAIN
  3. HW_I_INDUC_GAIN
  4. HW_AUX_POWER_GAIN
  5. 保护阈值和启动自检阈值
  6. 串口显示换算
  7. 测试报告中的校准系数

11.2 修改输出频率或 PWM 频率

需要检查：

  1. PWM_FREQ
  2. SPWMWAVE_DOT_50Hz/60Hz
  3. 正弦表长度
  4. 重复控制缓存长度
  5. TMM 周期和死区
  6. PWM 中断执行时间
  7. ADC 采样相位和等待时间

11.3 修改功率等级

当前工程已有 1000 W、1600 W、2000 W 等宏分支。修改功率等级时，需要核对：

  1. Inv_Power_Model
  2. 电流限幅和过流保护
  3. 过载 OLP1~OLP4
  4. 限功率参数
  5. 温升测试
  6. 母线电压范围
  7. 功率器件 SOA

11.4 代码维护建议

  1. 不建议将 keil/Objects、keil/Listings、用户本地 .uvguix.* 作为长期人工维护对象。
  2. 新增功能优先保持在现有三层目录结构内。
  3. PWM 中断内只保留必须的高速闭环逻辑。
  4. 跨中断和主循环共享的关键变量应明确并发访问策略。
  5. 每次修改保护阈值、采样增益、PI 参数后，应补充测试记录。

12. 附录：

posted on 2026-05-11 14:18  Naiva  阅读(82)  评论(0)    收藏  举报

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