基于A(yíng)T89C51單片機的變頻調速控制系統設計
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具體的導通順序如下：
第1個(gè)T/6:V1,V6,V5導通,V4,V3,V2截至;第2個(gè)T/6:Vl,V6,V2導通,V4,V3,V5截至;
第3個(gè)T/6:V1,V3,V2導通,V4,V6,V5截至;第4個(gè)T/6:V4,V3,V2導通,V1,V6,V5截至;
第5個(gè)T/6：V4,V3,V5導通,V1,V6,V2截至;第6個(gè)T/6:V4,V6,V5導通,V1,V3,V2截至。
3驅動(dòng)電路及系統保護電路的設計
3.1驅動(dòng)電路的設計
作為功率開(kāi)關(guān)器件，IGBT的工作狀態(tài)直接關(guān)系到整機的性能，所以選擇或設計合理的驅動(dòng)電路顯得尤為重要。采用一個(gè)性能良好的驅動(dòng)電路，可使IGBT工作在比較理想的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，縮短開(kāi)關(guān)時(shí)間，減小開(kāi)關(guān)損耗，對提高整個(gè)裝置的運行效率，可靠性和安全性都有重要的意義。
驅動(dòng)電路必須具備兩個(gè)功能：一是實(shí)現控制電路與被驅動(dòng)IGBT柵極的電隔離;二是提供合適的柵極驅動(dòng)脈沖[3]。
對驅動(dòng)電路的要求，可歸納如下：
1）IGBT和MOSFET都是電壓驅動(dòng)，都具有一個(gè)2.5～5V值電壓，有一個(gè)容性輸入阻抗，因此IGBT對柵極電荷非常敏感，故驅動(dòng)電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗值的放電回路，即驅動(dòng)電路與IGBT的連線(xiàn)要盡量短。
2）用內阻小的驅動(dòng)源對柵極電容充放電，以保證柵極控制電壓Uge,有足夠陡的前后沿，使IGBT的開(kāi)關(guān)損耗盡量小。另外，IGBT開(kāi)通后，柵極驅動(dòng)源應能提供足夠的功率，使IGBT不退出飽和而損壞。
3）驅動(dòng)電路要能傳遞幾十kHz的脈沖信號。
4）在大電感負載下，IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)間不能太短，以限制出di/dt形成的尖峰電壓，確保IGBT的安全。
5）IGBT的柵極驅動(dòng)電路應盡可能簡(jiǎn)單實(shí)用，最好自身帶有對IGBT的保護功能，有較強的抗干擾能力。
本文采用美國IR公司推出的IR21lO集成驅動(dòng)器來(lái)驅動(dòng)IGBT，它兼有體積小，速度快，電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，是中小功率變換裝置中驅動(dòng)器件的首選品種。
驅動(dòng)芯片IR2110用于驅動(dòng)半橋電路如圖4所示。
3.2電流檢測及過(guò)流保護電路
當流過(guò)IGBT的電流過(guò)流，一旦超出安全區，IGBT將永久損壞，因此系統要設置電流過(guò)流保護電路，系統在變頻器的直流部分串電流互感器將電流轉換為電壓信號再通過(guò)比較器比較，將過(guò)流信號檢測出來(lái)后，送到SA828l的脈沖封鎖端（電平信號），那么SA828l就會(huì )停止輸出PWM脈沖，以保護IGBT。IGBT的過(guò)電流保護電路如圖5所示。
圖5IGBT的電流保護電路
其中運放C814組成電壓跟隨器，其輸入來(lái)自電流互感器的輸出。兩個(gè)電壓比較器C271組成窗口電壓比較器，比較器的輸出經(jīng)施密特反相器連接到與門(mén)的輸入端。當IGBT沒(méi)有過(guò)電流時(shí)，C814的輸入電壓比較低，窗口電壓比較器輸出高電平，因此EN信號為高電平，使IGBT驅動(dòng)信號有效;反之，當IGBT過(guò)電流時(shí)，EN信號變?yōu)榈碗娖?，封鎖了IGBT驅動(dòng)信號而使IGBT關(guān)斷，調節電位器RP，可以改變過(guò)流閥值的大小。
過(guò)壓保護電路的原理與電流保護電路類(lèi)似，另外在主電路上應配裝一個(gè)10A的快速熔斷保險，當電路發(fā)生嚴重過(guò)流時(shí)，快速熔斷保險燒斷切斷電網(wǎng)電源，盡可能的保證主電路的安全。
4.控制電路軟硬件設計
三相SPWM發(fā)生器是控制電路的核心部分。在本設計中，我們選用了AT89C51單片機控制英國MITEL公司的專(zhuān)用集成芯片SA8281作為SPWM波形發(fā)生器，該芯片與微處理器接口方便，幾乎不用加任何的邏輯電路即可構成完整的SPWM控制電路，結構緊湊，提高了系統的集成度和可靠性，利于降低成本。
4.1SA8281的功能介紹
SA8281芯片是MITEL公司設計的專(zhuān)門(mén)為交流電機的調速控制，UPS電源以及其他需要脈寬調制作為一種有效電源控制的電力電子器件[4]。引腳如圖6所示：
它可用于三相PWM波形產(chǎn)生的可編程微機外圍接口芯片，使用一組標準的MOTEL總線(xiàn)，適用于英特爾和摩托羅拉二種總線(xiàn)接口，接口通用性好，編程和操作簡(jiǎn)單，方便，快捷。
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