87C196MC與IPM模塊組成的變頻調速系統
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隨著(zhù)大功率開(kāi)關(guān)器件制造技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，交流電機的變頻調速在一般工業(yè)領(lǐng)域以至許多民用領(lǐng)域中已得到廣泛應用。在節能、減少維修、提高產(chǎn)品產(chǎn)量及產(chǎn)品質(zhì)量等方面都取得了明顯的經(jīng)濟效益。目前，高性能交流調速系統的研究和開(kāi)發(fā)已引起各國學(xué)者的高度重視，而所用微處理器、功率器件及產(chǎn)生SPWM波的方法是影響變頻器性能好壞的直接因素。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/171945.htm
1 系統硬件電路設計
87C196MC 是Intel公司專(zhuān)門(mén)為三相異步電動(dòng)機和直流無(wú)刷電動(dòng)機控制而設計的16位單片機。它由C196內核、8KB EPROM、三相波形發(fā)生器WFG、A/D轉換器、事件處理門(mén)陣列EPA、定時(shí)器和脈寬調制單元等組成。其中，三相波形發(fā)生器WFG是87C196MC的一大特色。WFG可以通過(guò)P6口直接輸出用于逆變器驅動(dòng)的6路SPWM信號，每個(gè)引腳的驅動(dòng)電流可達20mA，在使用16MHz時(shí)，驅動(dòng)信號的頻率可達 8MHz。為防止同一橋臂上2個(gè)功率管發(fā)生直通造成短路，該發(fā)生器還可通過(guò)編程設置死區互銷(xiāo)時(shí)間，在16MHz晶振時(shí)，死區時(shí)間范圍為 0.125～125μs之間。一旦啟動(dòng)，WFG只要CPU在改變PWM波的占空比時(shí)加以干涉，大大減少了CPU的開(kāi)銷(xiāo)。三相波形發(fā)生器WFG的存在大大簡(jiǎn)化了用于產(chǎn)生PWM波形的軟件和硬件，使系統得以大大簡(jiǎn)化。
智能功率模塊IPM已經(jīng)被廣泛應用在變頻器、數控機庫、工業(yè)機器人等電能轉換設備中。帶有IGBT驅動(dòng)電路和自診斷、保護功能完善的IPM的使用，使得電能轉換設備體積更小、更可靠、更具智能化。本系統所選用的功率器件為7MBP50RA120。它內部含有組成1個(gè)三相H橋（逆變橋）和1個(gè)制動(dòng)單元的7個(gè) IGBT和7個(gè)快速功率二極管，并且含有相應的驅動(dòng)電路。另外它的保護功能相當完善，內含過(guò)電流保護（OC）、短路保護（SC）、驅動(dòng)電源欠電壓保護（UV）、過(guò)熱保護（OH）、報警輸出（ALM）等。7MBP50RA120是富士電機推出的第4代R-系列智能功率模塊IPM，它克服了在傳統的 IGBT-IPM中，當工作溫度迅速上升時(shí)IPM可能被擊穿（這種擊穿發(fā)生是因為提供溫度保護的溫控器安裝在IGBT芯片的絕緣基板上）以及有時(shí)由于寄生電容或控制電路產(chǎn)生的寄生電感而引起的噪聲使IGBT產(chǎn)生誤動(dòng)作的缺點(diǎn)，并且該系列的IPM所使用的元件數量比傳統的IPM少得多（僅為5%），可靠性得到很大提高。
1.2 硬件電路
系統硬件電路采用交-直-交變頻方式，如圖1所示。三相工頻電壓經(jīng)速流橋6RI30G-160整流后，再經(jīng)2個(gè)電容器HCGF5A2W222Y平滑濾波后送至IPM模塊7MBP50RA120的主電流輸入端口P、N端。
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