基于單片機與SPWM控制應急電源逆變電路設計

　　1、三相SPWM波形發(fā)生器SA4828

　　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。

　　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。

　　圖3 SA4828原理

　　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。

　　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。C8051F020通過(guò)8位P0端口與SA4828的地址、數據管腳AD0～AD7相連，工作時(shí)，單片機首先對SA4828進(jìn)行初始化，定義載波頻率，電源頻率范圍、死區、最小脈沖取消時(shí)間等參數。然后向SA4828的控制寄存器傳送電源的頻率控制字和幅度控制字等參數。正常工作時(shí)，根據需要對SA4828的控制數據進(jìn)行修改，實(shí)現系統的反饋與實(shí)時(shí)控制，以及調壓控制。為實(shí)現系統的穩壓功能，采用平均值反饋PI調節。輸出電壓經(jīng)隔離送入C8051F020單片機的A/D轉換口即P3.0口，轉換結果參與PI運算，運算結果即為SA4828幅度控制寄存器的控制字。從RPHT～BPHB的6個(gè)引腳輸出相應頻率和電壓的SPWM控制信號，經(jīng)隔離電路后，分別控制智能功率模塊IPM的6個(gè)IGBT的導通與截止，最后在3個(gè)輸出端上產(chǎn)生對稱(chēng)的三相SPWM電壓。SA4828作為單片機的外設，與單片機并聯(lián)，通過(guò)對單片機編程，只需將SPWM的初始化信息和控制信息寫(xiě)入SA4828的相關(guān)寄存器，即產(chǎn)生精確的全數字化的三相的SPWM波形。

　　圖4 SA4828的接口