一種簡(jiǎn)易數字控制的三相逆變電源的研制

摘要：研制了一種新型的三相逆變電源，采取了一種新型的SPWM數字控制方案，分析了其系統結構與工作原理，實(shí)驗結果表明：輸出波形達到要求，實(shí)現簡(jiǎn)單，成本低，方案可行。

關(guān)鍵詞：數字控制；三相逆變電源；推挽電路

1 引言

逆變電路較為常用的是SPWM控制方式。這種方式較容易用模擬電路實(shí)現，但脈沖穩定性和抗干擾能力差。市售的用于三相逆變電源的數字控制集成芯片，如HEF4752等，又存在運算速度受處理器的字長(cháng)因素影響、價(jià)格昂貴等問(wèn)題。本文介紹了一種用高頻開(kāi)關(guān)電源代替變壓器升壓和隔離的三相逆變電源系統，提出了一種新型實(shí)用的預置相位PWM數字控制方案，其基本思想是將SPWM對應于開(kāi)關(guān)管的脈寬通過(guò)仿真預先計算出來(lái)，轉換為十六進(jìn)制數后存儲于EPROM內。經(jīng)地址掃描、鎖存后，將預置于EPROM內的數值轉換成對應的觸發(fā)脈沖，以驅動(dòng)逆變器主電路開(kāi)關(guān)管。逆變控制電路僅采用一片EPROM及幾片集成芯片構成，整個(gè)控制器硬件結構簡(jiǎn)單，降低了成本。

2 系統結構與工作原理

圖1給出了本文所提出的三相中頻逆變電源的系統原理框圖。該系統由推挽式開(kāi)關(guān)電源與三相逆變電源有機地結合起來(lái)，是通過(guò)直流－交流－直流－交流的變流方式完成的，逆變電路部分調制比不變，通過(guò)調節推挽電路的占空比達到穩定交流輸出電壓的目的。其主要組成部分有主電路、檢測保護電路和控制電路。

圖1 三相逆變電源原理框圖

2.1 推挽升壓電路

根據電路輸入電壓低，電流大的實(shí)際特點(diǎn)，對比了目前常用的推挽式、半橋式、全橋式的優(yōu)缺點(diǎn)后，升壓電路采用了推挽變換電路，其電路結構如圖2所示。它具有使用功率開(kāi)關(guān)器件數量少、驅動(dòng)電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)?？刂萍尚酒捎肨L494，芯片提供了一個(gè)內部基準電壓(5V±1％),其內部誤差放大器有一個(gè)共模電壓范圍，工作電壓范圍寬(8～40V),最高工作頻率可達300kHz，在CT腳和放電腳之間用單個(gè)電阻連接可對死區時(shí)間進(jìn)行調整。

圖2 推挽升壓電路

假設變壓器變比為N₂/N₁，D為V₁、V₂控制脈沖的占空比，則輸出電壓V_o1為

V_o1=2DV_in(N₂/N₁)(1)

由式（1）可知，只要調節占空比D即可調節直流側輸出電壓V_o1，從而改變交流輸出電壓，其中D由電壓反饋環(huán)節反饋并經(jīng)PID調節器處理后送至TL494的反饋輸入端（管腳3）。

2.2 逆變電路

1)控制電路

本文采用了一種新型的預置相位PWM波的數字控制方案，逆變器六個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)同某一調制比的SPWM脈沖相對應（本實(shí)驗電路中調制比為0.98），其出發(fā)點(diǎn)是由一片EPROM來(lái)存儲這六個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，同一橋端開(kāi)關(guān)管之間相位互差120°,同橋臂上下開(kāi)關(guān)管互補導通且有死區。其逆變驅動(dòng)電路如圖3所示。

圖3 三相逆變驅動(dòng)電路