【正文】 欠壓保護電路 本系統(tǒng)的故障自診斷是指在系統(tǒng)運行前，變頻器本身可以對過載、過壓、欠壓保護電路進行診斷，檢測其保護電路是否正常。以下的過流信號 [13]： 圖 故障自診斷電路 過流保護設(shè)計 變頻器在諸如直流短路、橋臂短路、輸出短路、對地短路等情況下，電流變化非常迅速，元件將承受極大的電壓和電流，而 IGBT 器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了它在足夠大的電流下會出現(xiàn)鎖定現(xiàn)象，造成管子失控無法關(guān)斷，以至燒壞，所以過流之前必須使 IGBT 關(guān)斷以切斷電流，雖然在 IGBT 的驅(qū)動模塊 EXB84 中已經(jīng)有過流保護，但考慮到過大時 IGBT 還未來得及關(guān)斷已經(jīng)發(fā)生鎖定現(xiàn)象的可能性，必須采取輔助斷流措施。它的性能的好壞及工作的正常與否對整個控制系統(tǒng)有著重要的影響。 圖 8051 引腳圖 因 8051 已經(jīng)比較常見和熟悉，這里不再詳細介紹。因為它是唯一的，就沒有地址編號，也就不需要任何地址線或者地址譯碼線。 8051 通過地址線 和讀寫信號來控制轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入通道地址鎖存，啟動允許輸出。 SA4828 的引腳接一個發(fā)光二極管，當 SA4828 的輸出被封鎖時，發(fā)光二極管亮，用于指示封鎖狀態(tài)。包括載波頻率設(shè)定，調(diào)制波頻率范圍設(shè)定，脈沖延時時間設(shè)定，最小刪除脈寬設(shè)定，調(diào)制波形選擇，幅 值控制，看門狗時間常數(shù)設(shè)定等。載波頻率的計算式為： 為時鐘頻率，的二進制數(shù)即為載波頻率設(shè)定字。 （ 52） 式中： m 值的二進制數(shù)即為調(diào)制波頻率范圍設(shè)定字。 圖 延遲前后的脈寬關(guān)系 實際輸出的脈寬 延遲前的脈寬 延遲時間。該設(shè)定字由 PDY0～ PDY5 這 6 位組成。根據(jù) WS、 WS1 可選擇純正弦波、增強型波、高效波三種調(diào)制波形。當每次向控制寄存器寫入數(shù)據(jù)時，自動用這個常數(shù)重置看門狗，即叫醒一次。 正反轉(zhuǎn)選擇正反轉(zhuǎn)選擇位 控制三相 PWM 輸出的相序。當 0 時，使內(nèi)部的相計數(shù)器置為（ R 相）。 程序設(shè)計 由可算出調(diào)制波頻率范圍為 0～ 50Hz，載波頻率為 5kHz，實際脈沖刪除時間為 12，死，系統(tǒng)采用高效波形，不使用看門狗功能。但是因為調(diào)制波的頻率較低，周期比較長。方式 1 SETB EX0 ；開外中斷 SETB ET0 ；開定時中斷 SETB EA ；開總控制中斷 ? 下面計算 SA4828 初始化參數(shù)字。調(diào)制波頻率 范圍設(shè)定字為 010。 ④脈沖延遲時間的設(shè)定字 由式（ 54）得： 所以，脈沖延遲時間設(shè)定字為 2DH，即寄存器 R2 中的值是 2DH。 SA4828 初始化子程序： MOV A， 43HMOV DPTR ， 0000HMOVX DPTR， A INC DPTR ；指向 R1 的地址 MOV A， 49H MOVX DPTR， A INC DPTR ；指向 R2 的地址 MOV A， 2DH MOVX DPTR， A INC DPTR ；指向 R2 的地址 MOV A， 02H MOVX DPTR， A INC DPTR ；指向 R4 的地址 MOV A， 00H MOVX DPTR， A INC DPTR ；指向 R5 的地址 MOVX DPTR， A MOV DPTR， 000EH ；指向 R14 的地址 MOVX DPTR， A，并將它存入內(nèi)部 RAM30H；通過查 U/F 曲線表，可以得到與調(diào)制波頻率比相對應(yīng)的調(diào)壓比，并將它存入 31H 中；其他控制參數(shù)如：正反轉(zhuǎn)，輸出鎖存，看門狗，相計數(shù)器復(fù)位，軟復(fù)位，這些變量存入位操作區(qū) 20H，以便通過位操作來改變它們的值。 調(diào)速子程序就是要計算出和字，并將它送入 SA4828 的控制寄存器。這樣，在一個中斷間隔里，所有的時間（即 ZPPR 周期）是 3 個字節(jié)的數(shù)（ 1 個字節(jié)的 T0溢出， 2 個字節(jié)的T0 值）。各中斷程序如下： T0 中斷子程序 JA1: INC 10H ； T0 溢出次數(shù)加一 RET1 ② 中斷子程序 WDZ: MOV TL0 ,00H ； TL0 清 0 MOV 11H ,TH0 ；取 TH0 MOV TH0 ,00H ； TH0 清 0 PUSH ACC ；保持現(xiàn)場 PUSH B PUSH PSW SETB ；使用第一工作寄存器區(qū) MOV A ,11H ；檢查除數(shù)是否為 0 ORL A, 10H JZ ABC ；除數(shù)為 0 則退出 MOV R2, 00H MOV R3, 00H MOV R4, 0FH MOV R5, 42H MOV R6 ,10H ；輸入除數(shù) MOV R7, 11H LCALL NDIV ；調(diào)用雙字節(jié)除法子程序 MOV 12H ,R5 ； 調(diào)制波頻率整數(shù)部分存入 12H MOV R6 ,00H ；對余數(shù)（ R2R3）乘 100 MOV R7, 64H LCALL QMUL ；雙字節(jié)乘法，乘 100 MOV R2 ,0CH ；將積作為被除數(shù)，（ R4）比恒定控制，從而實現(xiàn)了恒磁通變頻調(diào)速即恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 6 采用 SA4828 作為 IGBT 的驅(qū)動芯片，它不僅可以產(chǎn)生可靠的驅(qū)動信號，而且可以在發(fā)生故障時對被驅(qū)動的 IGBT 進行快速有效的保護。但是真正使本設(shè)計產(chǎn)品化是不可能通過一次的研究就能夠完成的，因此本次研究僅僅是交直交變頻器的基本原理， 還有許多向題有待進一步研究。從最初論文的選題到最終的審閱定稿都凝聚了許老師大量的心血。 感謝在百忙之中評閱論文及參加答辯的專家和評委?！??164。?226?！??164。a?232。233。 ?3? ?232。Y μ′ 0V u t t 0 u ?aμ?228。177。 2168。 μ233。?229。 μ′μ 2168。?y?ˉ ?ˉμ μ 12227。Y ??224。?3? μ230。233。 1aμo233。233。 感謝電氣教研室各位老師在四年的學習和生活中對我的關(guān)心和幫助。 雖然本次設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，但以此為基礎(chǔ)將會研制出性能更加完善的。 8 變頻器具有過流保護、泵升電壓保護和過壓保護三種保護功能。 4 主回路采用交―直―交電壓型結(jié)構(gòu)，非常適用于中、小容量的交流調(diào)速系統(tǒng)。如果對精度要求較高，上式的分子和分母可以舍掉最低字節(jié)來簡化計算，這樣就成為雙字節(jié)除法運算。中斷的功能是計算 ZPPR 輸出的調(diào)制波頻率。 1074 可以看成一個雙字節(jié)的無符號數(shù)于一個單字節(jié)無符號數(shù)的相乘，其積是一個雙字節(jié)的無符號數(shù)。所以，寄存器 R3 中的值為 02H。 ③最小刪除脈寬設(shè)定字 最小刪除脈寬等于實際最小刪除脈寬加上延遲時間，所。載波頻率設(shè)定字為 001。因此，還要利用定時器 T0 的溢出中斷。中斷，這時計算兩個 ZPPR 輸出脈沖下降沿的 時間間隔。當 WTE 1 時，使用看門狗功能。當 0 時，關(guān)斷所有的 SPWM 信號輸出。 控制寄存器編程 控制寄存器的作用主要是對調(diào)制波頻率 調(diào)速 、調(diào)制波幅值選擇 調(diào)壓 、正反轉(zhuǎn)選擇、輸出 R0～ R5 寄存器輸入并暫存，當向 R15 虛擬寄存器進行寫操作時，才將這些數(shù)據(jù)送人控制― R5 各寄存器內(nèi)容 7 6 5 4 3 2 1 0 R0 PFS7 PFS6 PFS5 PFS4 PFS3 PFS2 PFS1 PFS0 R1 PFS15 PFS14 PFS13 PFS12 PFS11 PFS10 PFS9 PFS8 R2 RST WTE /R R3 Ramp7 Ramp6 Ramp5 Ramp4 Ramp3 Ramp2 Ramp1 Ramp0 R4 Bamp7 Bamp6 Bamp5 Bamp4 Bamp3 Bamp2 Bamp1 Bamp0 R5 Yamp7 Yamp6 Yamp5 Yamp4 Yamp3 Yamp2 Yamp1 Yamp0 （ 1）調(diào)制波頻率選擇 調(diào) 制 波 頻率 選擇 由 PFS0～ PFS15 這 16 位組 成 ，通 過 下式 求 得 （ 56） 式中，值的二進制數(shù)即為調(diào)制波頻率選擇字。幅值控制通過對 AC 位的設(shè)定來選擇控制寄存器中的幅值，以適應(yīng)平衡負載或不平 7 看門狗時間常數(shù)設(shè)定。 5 調(diào)制波形選擇。它等于實際輸出的最小脈寬加上延遲時間，即： 實際輸出的 最小脈寬 +[18]。該設(shè)定字由 PDT0～ PDT6 這 7 位組成。調(diào)制波頻率范圍設(shè)定字是由 FRS0～ FRS2 這三位組成。載波頻率 三角波頻率 設(shè)定字由 CFS0～ CFS2 這 3 位組成。 5 變頻器軟件設(shè)計 流程圖 軟件設(shè)計的流程圖如圖 。 8051的 P0 口與 SA4828 的 AD 口連接，提供 8 位數(shù)據(jù)和低 8 位地址， SA4828 芯片中的地址鎖存器可以鎖存來自 8051 的低八位地址，從而將 AD 口輸入的地址和數(shù)據(jù)分開， SA4828 的地址鎖存器由 8051 的 ALE 引腳控制，同時連接的控制信號還有讀，寫信號 ,.SA4828 的片選信號用 8051 的 引腳來控制，這樣 SA4828 的 8 個寄存器的地址為： 寄存器 R0～～） ,測量調(diào)試波的頻率，用于顯示。只要單片機從外部 RAM 讀取數(shù)據(jù)，就是讀取 ADC0809 的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 模擬量的頻率給定通過 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀入 8051，轉(zhuǎn)化為 SA4828的控制字，以控制觸發(fā)信號的波形。 8051 是高性能的單片機，因受到引腳數(shù)目的限制，它屬于地址與數(shù)據(jù)復(fù)用的單片機，可以與 SA4828 直接接口。在此傳感器的輸出端 串電阻 R，則 R 上的壓降反應(yīng)了被測的電流過流發(fā)生時，上的壓降大于過流保護動作整定值，比較器 LM324 輸出低電平去封鎖 IGBT的驅(qū)動電路的輸入信號即可使橋臂上的所有 IGBT處于截止狀態(tài)實現(xiàn)過流保護的功能。 故障自診斷電路工作過程如下：單片機控制 口發(fā)出一高電平，經(jīng)非門整形后輸出低電平，光耦器件導(dǎo)通，有電流流過三極管的基極，三極管導(dǎo)通輸出低電平，輸出的低電平自診斷信號分別送至過壓、欠壓保護電路。當取樣電壓低于設(shè)定值時 欠壓情況下 ，比較器輸出低電平，光器件導(dǎo)通，輸出低電平保護信號。當取樣電壓高于設(shè)定值時 異常情況下 ，比較器輸出高電平，光器件導(dǎo)通，輸出低電平保護信號。圖為本文介紹的變頻器過壓保護電路。過高的直流電壓對 IGBT的安全構(gòu)成威脅，很可能超過 IGBT的最大耐壓值而將其擊穿，造成永久性損壞。 過、欠壓保護電路設(shè)計 過壓 、欠壓保護是針對電源異常、主回路電壓超過或低于一定數(shù)值時考慮的。其中和是兩個虛擬的寄存器，實際上并不存在。原理框圖 SA4828 的設(shè)置是通過單片機接口將數(shù)據(jù)送入 SA4828 芯片內(nèi)的兩個寄存器 初始化寄存器和控制寄存器 來實現(xiàn)的。 RS：寄存器選擇端。 Vss：供電電源負端 0V 。 ：片選輸入該控制線可使 SA8282 與其他外圍接口芯片共享同一組總線，低電平有效。 SET TRIP：：復(fù)位端，低電平有效。 SA4828 是 MITEL 公司推出的一種專用于三相 SPWM 信號發(fā)生和控制的集成芯片，可以和單片機接口，完成對交流電動機的變頻調(diào)速。缺點是電路所用硬件較多，改變參數(shù)和調(diào)試比較困難。而載波頻率的提高，受到逆變開關(guān)管最高工作頻率的限制。 產(chǎn)生 SPWM 信號的方法是用一組等腰三角波 稱為載波 與一個正弦波 稱為調(diào)制波 進行比較，如圖 所示，兩波形的交點作為逆變開關(guān)管的開通與關(guān)斷時間。 為減小輸出信號中的諧波分量，一種有效的途 徑是將等脈寬的矩形波變成信號寬度按正弦規(guī)律變化的正弦脈寬調(diào)制波，即 SPWM 調(diào)制波。相應(yīng)高頻 SPWM 正弦脈寬調(diào)制 技術(shù)在電機調(diào)速中得到了廣泛應(yīng)用，不僅能及時、準確地實現(xiàn)變