基于SA8282的三相逆變電源設計

4.1控制電路

　　單片機AT89C51及少量的外圍擴展接口和SA8282三相SPWM產(chǎn)生器構成控制電路。單片機對SA8282進(jìn)行初始化和輸出脈寬控制、頻率控制，同時(shí)完成對開(kāi)環(huán)、閉環(huán)控制算法的運算和數據處理。模擬信號與數字信號的以及保護功能的邏輯判斷等，由于SA8282和AT89C51共用一個(gè)石英晶體震蕩器，故同步性能穩定，漂移小。單片機對逆變器輸出電壓的閉環(huán)控制原理如圖3所示，單片機采用PI算法調節SA8282參數從而控制逆變電源輸出電壓。

4.2驅動(dòng)電路

　　采用具有自保護功能的IGBT厚膜驅動(dòng)集成電路HL402B，并配以外圍接口器件，可應用于額定容量為200A/1.2kV和400A/600V的IGBT功率器件的直接門(mén)極驅動(dòng)。HL402B驅動(dòng)IGBT的外部接線(xiàn)如圖4所示。

　　HL402B的優(yōu)點(diǎn)是①自身具有降柵壓和軟關(guān)斷的雙重保護功能，其降柵壓延遲時(shí)間，軟關(guān)斷斜率均可通過(guò)外接電容器進(jìn)行整定；②能適應不同飽和壓降的IGBT驅動(dòng)和保護，在軟關(guān)斷和降柵壓的同時(shí)能輸出報警信號；③其內部有帶靜電屏蔽的光電藕合器，可用來(lái)實(shí)現與輸入部分的隔離，顯著(zhù)提高了其抗共模干擾的能力；④可對信號進(jìn)行脈沖功率放大，因逆變電路使用了6只IGBT，故需6只HL402B來(lái)驅動(dòng)。

5.系統軟件設計

　　由于系統采用了SA8282 SPWM產(chǎn)生器，編程工作量大大減少，系統程序如圖5所示，包括初始化程序、顯示程序、按鍵監控程序、單周期工作測試、調壓U、調頻F、連續工作控制等模塊。在初始化程序中，單片機對SA8282選送控制字，用于確定頻率、死區時(shí)間、輸出電壓控制等。電壓、頻率的調整是把A/D轉換的數據，經(jīng)單片機處理后，根據設定值和實(shí)際值的差通過(guò)PI運算控制SA8282輸出的電壓和頻率。顯示程序將電壓、電流、頻率的數值通過(guò)LED分別顯示出來(lái)。其中連續工作控制程序模塊包括數據采集、PI電壓控制運算、頻率控制等子程序。電壓、頻率給定和實(shí)際電壓值通過(guò)A/D轉換數據采集、運算處理后，控制SA8282的輸出電壓SPWM脈寬和頻率，從而控制逆變器輸出電壓和輸出頻率。

6.系統保護及抗干擾措施

　　逆變電源系統的主電路及H橋保護通過(guò)電流和電壓互感器對逆變器輸出進(jìn)行監測，HL402B對IGBT的過(guò)流過(guò)壓進(jìn)行監測，一旦主電路及H橋發(fā)生異常，關(guān)機信號直接通過(guò)SA8282的SETTRIP端關(guān)閉PWM輸出，單片機軟件保護程序采集硬件電路送來(lái)的保護信號，發(fā)出關(guān)機命令，同時(shí)顯示報警信號。軟件保護程序也可從根據測試數據進(jìn)行判斷過(guò)流過(guò)壓并進(jìn)行保護控制。在控制程序中設置了Watchdog Timer防止單片機死機。特別是對單片機控制電路的供電電源采用高品質(zhì)進(jìn)線(xiàn)濾波器，可以有效地去除電源干擾。PCB板走線(xiàn)的合理趨向和分布，減少有害的耦合。對IGBT的柵極驅動(dòng)電路采取Kelvin接地，保護H橋。

7.結束語(yǔ)

　　實(shí)驗表明，利用單片計算機與SA8282三相脈寬調制波發(fā)生器的組合，大大簡(jiǎn)化了控制電路，減小了器件數量，縮小了體積，降低了成本，提高了載波頻率，使輸出波形為純正弦。由測試結果可見(jiàn)，電壓穩定度小于1，頻率穩定度為0.05，總諧波含量為1。其實(shí)驗波形如圖6所示。若超負載達到200時(shí)，短路保護立即關(guān)閉電源，實(shí)施緊急保護，從而滿(mǎn)足了性能指標的要求，采用厚膜驅動(dòng)電路，具有自保護功能，采用硬件和軟件雙重保護使系統主電路和IGBT逆變器的工作更加可靠?？刂破鞑捎瞄]環(huán)控制，提高了系統的輸出精度。

　　如果將逆變器作為變頻電源，用于交流電機的變頻調速系統時(shí)，則只需改變對SA8282初始化控制字的設定，就能方便地改變輸出交流電的頻率和工作電壓，省去了大量的編程工作，還能做到實(shí)時(shí)控制。由于波形為純正弦波，減少諧波影響，提高工作效率。