基于單片機與SPWM控制的應急電源逆變電路設計
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時(shí)間：2011-05-16
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
功率元件智能功率模塊IGBT-IPM是以功率器件IGBT為主體，同時(shí)把驅動(dòng)電路、多種保護電路及報警電路等功能電路集成在同一模塊內的新型混合集成電路。用智能功率模塊作為電源的功率器件，可以簡(jiǎn)化硬件電路的設計，縮小電源體積，更主要的是提高了系統的安全性和可靠性。在選用智能功率模塊IPM時(shí)，根據電壓和電流的定額選擇。功率元件的電流定額考慮(2～3)倍的安全裕量。計算電流時(shí)應滿(mǎn)足在輸入電壓波動(dòng)為最低時(shí)仍能滿(mǎn)足輸出功率。根據給定的技術(shù)參數計算功率元件的最大輸出功率、額定電流值、額定電壓值，最終選用100 A／600 V的智能功率模塊，型號為PM100CVA60。
3 逆變控制器設計
控制電路的功能主要是產(chǎn)生SPWM驅動(dòng)信號。SPWM是實(shí)現逆變器輸出交流電壓調節、減小輸出電壓諧波的一種控制方法。利用SPWM控制構成的逆變器調節性能好，調節速度快，可使調節過(guò)程中頻率和電壓相配合，以獲得好的動(dòng)態(tài)性能，輸出電壓波形接近正弦。為了實(shí)現此功能及逆變電路的數字化，本文利用單片機和專(zhuān)用SPWM波形發(fā)生器SA4828集成電路構成逆變控制器。該種方法軟件編程簡(jiǎn)單，應急電源對波形產(chǎn)生的處理時(shí)間少，并能保證波形具有較高精度，而且硬件連接簡(jiǎn)單。
3．1 三相SPWM波形發(fā)生器SA4828
3．1．1 SA4828的性能特點(diǎn)
SA4828是英國MITEL公司研制出的一種專(zhuān)用于三相SPWM信號發(fā)生和控制的集成電路芯片。具有精度高、抗干擾能力強、外圍電路簡(jiǎn)單、無(wú)溫漂等優(yōu)點(diǎn)，主要用于逆變電源、變頻調速及應急電源等工業(yè)領(lǐng)域。芯片的主要特性是：具有增強型微處理器接口，可與更多單片機兼容；可以單獨調整各相輸出，可以用于任意不平衡負載；內置“看門(mén)狗”定時(shí)器進(jìn)行監控，程序運行安全可靠；提供了軟復位控制功能；調制波頻率采用16位，增加了頻率的分辨率，提高了逆變器輸出頻率的精度；片內ROM提供三種可供選擇的波形，適用于多種應用場(chǎng)合，其中能提供的純正弦波可用于靜止逆變電源和單相交流調速。
3．1．2 SA4828的工作原理
SA4828原理框圖如圖3所示。它接收并存儲微處理器初始化命令和控制命令，主要由總線(xiàn)控制、地址／數據總線(xiàn)、存儲器、控制寄存器組成，以控制字的形式實(shí)現。三相輸出控制電路的每相輸出控制電路由脈沖取消和脈沖延時(shí)電路構成，脈沖取消將脈沖寬度小于取消時(shí)間的脈沖去掉，延時(shí)電路保證死區間隔，以防止在轉換瞬間橋路開(kāi)關(guān)器件出現直通現象。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/179107.htm
三種不同波形的選擇通過(guò)傳輸給初始化寄存器和控制寄存器的命令來(lái)設置三種波形ROM。“看門(mén)狗”電路在接受單片機發(fā)出的命令時(shí)，一旦出現問(wèn)題，總線(xiàn)控制會(huì )發(fā)出復位“看門(mén)狗”信號，使“看門(mén)狗”延時(shí)關(guān)斷驅動(dòng)信號。SA4828增設了8個(gè)寄存器單元以提高頻率精度及能獨立控制三相波形幅值。系統進(jìn)行初始化時(shí)，微處理器通過(guò)SA4828內部的總線(xiàn)控制和譯碼電路向其初始化寄存器中寫(xiě)數據，完成載波頻率、調制頻率的范圍、脈沖延遲時(shí)間及計數器復位的設置。在運行過(guò)程中，實(shí)時(shí)地向控制寄存器中寫(xiě)數據，實(shí)現對調制波頻率、調制波幅值、正／反轉、過(guò)調制、輸出禁止等參數的刷新，使RPHT，RPHB，YPHT，YPHTB，BPHTB，BPHT6個(gè)引腳輸出的SPWM信號發(fā)生改變。
3．2 控制電路硬件設計
以SA4828與單片機C8051F020為核心構成的控制器電路設計如圖4所示?？刂齐娐犯鶕o定的參數輸出三相SPWM信號給智能功率模塊IP-M，實(shí)現對功率晶體管的通斷控制。
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