【正文】 即被抑制，經(jīng) tDOC后 IGBT 被軟關(guān)斷，報(bào)警信號(hào)輸出。因此，上臂側(cè)僅有保護(hù)動(dòng)作而無(wú)報(bào)警輸出。 電源部分是所有器件動(dòng)力的核心，電源質(zhì)量的好壞，將直接影響 各器件的正常工 ３１ 作。 當(dāng)系統(tǒng)合上電源開(kāi)關(guān)后，在撥碼盤(pán)上給定一定轉(zhuǎn)速，單片機(jī)經(jīng)過(guò)掃描采樣，讀取給定轉(zhuǎn)速，并換算為與之相對(duì)應(yīng)的 F，經(jīng)查表計(jì)算求得脈沖周期 T及脈沖寬度。它有 13 個(gè)輸入端、 5 個(gè)控制端、 8個(gè)輸出端、 2個(gè)電源端。 2． 5個(gè)控制端 1). CLEAR STATUS（ 21腳）及 SET STATUS（ 22腳），為通斷狀態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端，即清零端與置位端。 4). INHIBIT（ 19 腳），為脈沖封鎖端，接保護(hù)電路的輸出。該端為高電平時(shí)。 4). SYNC（ 27腳），為來(lái)自微機(jī)的觸發(fā)脈沖信號(hào)輸入端，與微機(jī)的輸出端相連。它能把三個(gè) 8位數(shù)字量同時(shí)轉(zhuǎn)換成三路相應(yīng)脈寬的矩形波信號(hào)，與 8位或 1位微機(jī)聯(lián)合使用，可產(chǎn)生三相逆變器所需的六路控制信號(hào)，輸出的 SPWM波的開(kāi)關(guān)頻率可達(dá) 20KHZ，基波頻率可達(dá) 2600HZ，因此，適用于 IGBT逆變器或其他中頻電源逆變順。如圖所示。 包括制動(dòng)單元的 IGBT都有管芯溫度保 護(hù)。包含制動(dòng)單元在內(nèi)的全部 IGBT，對(duì) OC， SC， UV的保護(hù)動(dòng)作有 2ms 的閉鎖期間。 但是， TjOH 保護(hù)動(dòng)作也有 1ms 的延遲，如管芯溫度急劇上升，由于保護(hù)的延遲可能導(dǎo)致?lián)p壞。 當(dāng)電源停電時(shí)，也有報(bào)警輸出，同樣應(yīng)考慮類(lèi)似問(wèn)題。 控制電路能工作，但是， IGBT， FWD 由于驅(qū)動(dòng)電壓太高，使保護(hù)特性偏移，因負(fù)載的原因，可能造成損壞，請(qǐng)注 意不要在此范圍內(nèi)使用。整流器內(nèi) :PN主端子間加浪涌吸收器 .(在一個(gè)整流變換器上接多個(gè)逆變器的場(chǎng)合 ). 2． 控制電源Ｖ cc 對(duì) Vcc已加有欠壓保護(hù)功能，但還應(yīng)按以下所述的電壓范圍使用。開(kāi)關(guān)時(shí)最大浪涌電壓 :600V 系 列 500V(VDC(surge))以下 . 1200V 系列 1000V 以下 . 但是 ,根據(jù)上述各值的范圍 ,要使浪涌電壓在規(guī)定的值內(nèi) ,應(yīng)在最靠近 PN 端子處安裝緩沖器。 B 端子 6 封裝（無(wú)制動(dòng)單元）類(lèi)型，建議將 B 端子接到 N 或 P 電位上，避免在懸空狀態(tài)使用。 4 組電源的結(jié)構(gòu)應(yīng)互相絕緣（輸入部分連接器及印刷電路版） 4組電源間以及與主電源間都應(yīng)絕緣，此外，因 IGBT 在開(kāi)關(guān)時(shí)有很大的 dv/dt施加于絕緣上，應(yīng)確保足夠的絕緣距離（建議大于 2mm）。300% ② 輸入限流電阻 光耦輸入側(cè)發(fā)光二極管限流電阻為內(nèi)置， RALM=，直接接 Vcc=15V時(shí)， IF 約為 10mA，因此無(wú)須外 接限流電阻。 下圖為應(yīng)用電路示例 3．光耦外圍電路 控制輸入用光耦 ① 光耦規(guī)格 請(qǐng)使用滿(mǎn)足以下要求的光耦 CMH=CMLgt。 內(nèi)置保護(hù)電路 過(guò)流保護(hù)（ OC），短路保護(hù)（ SC），控制電源欠壓保護(hù)（ UV），過(guò)熱保護(hù)（ OH），及報(bào)警輸出（ ALM）均為 內(nèi)置。 7. 報(bào)警輸出功能（ ALM） 下臂側(cè) OC， UV， TjOH及 TCOH各保護(hù)動(dòng)作的閉鎖期間，輸出報(bào)警信號(hào)；如 Vin 為 ON狀態(tài)，即使閉鎖期間已 結(jié)束，報(bào)警及保護(hù)功能也不復(fù)位；等到 Vin 變?yōu)?OFF 時(shí)，報(bào)警及保護(hù)才復(fù)位。 5. 管殼溫度過(guò)熱保護(hù)（ TCOH） 采用與 IGBT， FWD 管芯裝在同一陶瓷基板上測(cè)溫元件檢測(cè)基板溫度，當(dāng)檢出溫度超越保護(hù)溫度值（ TCOH）持續(xù)一段時(shí)間（約 1ms）后， TCOH過(guò)熱保護(hù)動(dòng)作。包括制動(dòng)單元的全部 IGBT都有 OC保護(hù)功能 檢測(cè)部分功耗小 IGBT 管芯內(nèi)置電流傳感器的IGBT 流過(guò)的檢測(cè)電流，與主 IGBT 的 Ic 相比非常小，與取樣電阻的損耗相比，其檢測(cè)損耗也能做到很小。 2． 全部 IGBT 驅(qū)動(dòng)功能 3． 全部 IGBT 的過(guò)流保護(hù)功能（ OC） 4． 全部 IGBT 的短路保護(hù)功能（ SC） 5． 全部 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的控制電源欠壓保護(hù)功能（ UV） 6． 全部 IGBT 管芯過(guò)熱保護(hù)功能（ TjOH） 7． 安裝全部 IGBT， FWD 的絕緣基板的溫度過(guò)熱保護(hù)功能（ TCOH ） 8． N 線側(cè) OC， SC， UV， TjOH及 TCOH 動(dòng)作時(shí)，保護(hù)作用開(kāi)始后，報(bào)警輸出功能（ ALM） IGBT的驅(qū)動(dòng)功能 全部 IGBT的驅(qū)動(dòng)功能為內(nèi)置。 IGBT要有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路及保護(hù)電路，而 IPM模塊是集成 IGBT，驅(qū)動(dòng)電路及保護(hù)電路的器件，有利于簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路故在小容量的系統(tǒng)中應(yīng)用較多，而我們所設(shè)計(jì)的也正是小容量系統(tǒng)，為簡(jiǎn)化電路，故采用 IPM模塊，但其有價(jià)格較高的缺點(diǎn)。 而對(duì)于上述主回路開(kāi)關(guān)元件， GTO跟普通晶閘這、管一樣，一旦導(dǎo)通即能在導(dǎo)通狀態(tài)下自鎖，上一種必須依靠門(mén)極電流的極性變化來(lái)改變通斷的晶體管，關(guān)斷 GTO的反向門(mén)極電流通常須達(dá)到陽(yáng)極電流的 1/4~1/3，因而關(guān)斷控制較易失敗，故較復(fù)雜，工作頻率也 不夠高，而幾乎與此同時(shí)，大功率晶體管（ GTR）迅速發(fā)展了起來(lái)，使 GTO 晶閘管相形見(jiàn)拙，因此，在大量的中小容量變頻器中， GTO晶閘管已基本不用。因此，輸出電流波形接近 １９ 于矩形波，屬于電流強(qiáng)制方式。 在單相交 — 交變頻器中，如果輸入電壓為三相電源，可控整流器為三相全橋式接法，要得到單相輸出交流電共需 12個(gè)晶閘管元件。然后根據(jù)地址譯碼，由微機(jī)輸出的 SPWM脈寬數(shù)據(jù)分別寫(xiě)入 SLE4520中的 3個(gè) 8位數(shù)據(jù)鎖存器，經(jīng) SLE4520處理后產(chǎn)生脈沖來(lái)控制 IGBT，由于 IGBT必需要有一定的驅(qū)動(dòng)功率及一定的保護(hù)電路，而 IPM內(nèi)部主要是 IGBT、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電 路，可以大大簡(jiǎn)化電路，故采用了 IPM模塊。 １４ (1)帶低頻補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制，框圖如圖 45所示，轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制，結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試容易，并且異步 電動(dòng)機(jī)在不同供電頻率下的機(jī)械特性硬度變化不大，所以開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速控制獲得廣泛應(yīng)用，但開(kāi)環(huán)控制不能保證必要的調(diào)速精度，而且在動(dòng)態(tài)過(guò)程中由于不能保持所需的轉(zhuǎn)矩，動(dòng)態(tài)性能較差，因此開(kāi)環(huán)控制方案只能用于對(duì)調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)合。在低速點(diǎn)，磁通和電流均為額定值，隨著轉(zhuǎn)速增加，磁通和電流均減小，和磁通不變的控制方式相比，鐵耗要小而銅耗要大，因此，比較適合于負(fù)載輕的場(chǎng)合。 (2) 恒功率型負(fù)載 恒功 率型負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。 （ 5） 充分利用電動(dòng)機(jī)的容量，盡可能使磁能保持額定值，以充分利用鐵心；盡可能使電流保持額定值，以充分利用繞組導(dǎo)線；盡可能使功率因數(shù)保持額定值，以免降低電動(dòng)機(jī)出力。 I1的恒定可通過(guò)電流調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)。 由式 T=CmΦ mI2’cos Φ 2 可知，要在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒磁控制，必須按 E1/F1=cost 來(lái)進(jìn)行控制， E1/F1=cost 是維持恒磁通，亦即恒最大轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速的協(xié)調(diào)控制條件。在這種方法中，已經(jīng)不用載波和正弦波的比較，但其目的仍是使輸出波形盡可能接近正弦波，因此也是一種 SPWM生成方法。另外，當(dāng)正弦波頻率變化或幅值變化時(shí)，各脈沖的寬度也 相應(yīng)變化，要準(zhǔn)確生成 SPWM波形，就要準(zhǔn)確算出正弦波和三角波的交點(diǎn)，這種方法求解時(shí)需要花費(fèi)較多的計(jì)算時(shí)間，因而難以在實(shí)時(shí)控制中在線計(jì)算。 ，產(chǎn)生 SPWM 脈寬調(diào)制信號(hào)控制方法有兩種： (1).異步調(diào)制 載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不保持同步關(guān)系的調(diào)制方式稱(chēng)為異步方式，異步調(diào)制方式中，調(diào)制信號(hào)頻率 FR變化時(shí)，通常保持載波頻率 FC固定不變，因而載波比 N＝ FC/FR是變化的，要求 N為 3的整數(shù)倍， 這樣，在調(diào)制信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)，輸出脈沖個(gè)數(shù)不固定，脈沖相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱(chēng)，同時(shí)，半周期內(nèi)前后 1/4周期的脈沖也不對(duì)稱(chēng)。這些脈沖寬度相等，都等于π /n，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化，如果把上述脈沖序列用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦面積相等，就可得圖 4－ 1（ b）所示的脈沖序列，這就是 PWM波形，可以看出，各脈沖的寬度是按正弦規(guī)律變化的根據(jù)問(wèn)題相等效果 相同的原理， PWM與正弦半波是等效的，對(duì)于正弦波的負(fù)半周，也可以同樣的方法得到 PWM波形，像這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而各正弦波等效的 PWM波形，也稱(chēng)為 SPWM波形。 自關(guān)斷器件的發(fā)展為 PWM技術(shù)鋪平了道路。目前，中小型的變頻器中的逆變部分，已基本上被 IGBT壟斷，使 20世紀(jì) 70年代提出的正弦波脈寬度調(diào)制技術(shù)（ SPWM）得到不斷完善。 ： 型號(hào)： YGOL－ 4， PN＝ ， Nn＝ 1400r/min,Ia=,η n=79%,cosΦ＝ ， 轉(zhuǎn)動(dòng)量＝ ，凈重 27KG， Un＝ 380V，接法：Δ。 工業(yè)上廣泛應(yīng)用交流異步電動(dòng)機(jī)作為電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)力裝置。 控制回路以單片機(jī) 8031為核心，附加一些外外圍接口電路，如 RAM， EPROM的擴(kuò)展，顯示接口采用 8297， SLE4520 的 P1－ P7 與 8031 的 P0 口相接，向 4520 傳送脈寬寬度值 Tw， SLE4520 的輸出端 6個(gè)腳與 IPM 相對(duì)應(yīng)腳相連。當(dāng)前交流調(diào)速系統(tǒng)，如交流電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速，各種變頻調(diào)速，無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)調(diào)速等，從調(diào)速性能上 已經(jīng)達(dá)到與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美的程度。 以晶閘管變流裝置作為電動(dòng)機(jī)電樞和磁場(chǎng)電源的直流傳動(dòng)系統(tǒng)和以 PWM 變換器為功率變換裝置的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)由于在起、制動(dòng)，正、反轉(zhuǎn)，平滑調(diào)速，穩(wěn)速，精度，響應(yīng)速度等方面具有優(yōu)良性能，歷來(lái)是電力拖動(dòng)系統(tǒng)中最通常的選擇方案，但是直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械式換向器則是它的主要薄弱環(huán)節(jié)，電動(dòng)機(jī)在制造上費(fèi)工費(fèi)料，且維護(hù)麻煩，且不適宜在易燃易爆、塵埃多的場(chǎng)合使用，使得電動(dòng)機(jī)的單機(jī)容量、過(guò)載能力、最高電壓、 最高轉(zhuǎn)速和經(jīng)濟(jì)性能等要重要指標(biāo)都受到了限制。通過(guò)對(duì)本課題的設(shè)計(jì)，可以使所學(xué)知識(shí)有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，達(dá)到鞏固，加深知識(shí)的目的，還可以拓寬知識(shí)面，培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 主程序包 含初始化，對(duì) 8031， SLE4520 的初始化 T0 的初始化，讀 F 的值，由 F值查表得相應(yīng)的 Tw 值， T0定時(shí)，判斷 F 是否變化，若變化則去讀 F，沒(méi)變則送原來(lái)的數(shù)值。具體是以一個(gè)正弦波作基準(zhǔn)波（稱(chēng)為調(diào)制波），用一系列等幅的 三角波（稱(chēng)為載波）與基準(zhǔn)波相交，由它們的交點(diǎn)確定逆變器的開(kāi)關(guān)模式，當(dāng)基準(zhǔn)正弦波高于三角波時(shí)，使相應(yīng)的開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通；當(dāng)基準(zhǔn)正弦波低于三角波時(shí)，使開(kāi)關(guān)器件截止，從而使逆變器的輸出電壓波為脈沖列，其特點(diǎn)是：在半個(gè)周期中等距、等幅（等高），不等寬（可調(diào)），總是中間的脈沖寬，兩邊的脈沖窄，各脈沖面積與該區(qū)間正弦波下的面積成比例，這樣，輸出電壓中的中低次的諧波分量顯然可以大大減少。 變頻調(diào)速是采用可變電壓可變頻率（ VVVF）電源裝置，如逆變器和交－交變頻器，變頻調(diào)速可以充分發(fā)揮感應(yīng)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，即適應(yīng)性強(qiáng)，堅(jiān)固耐用，維護(hù)方便，價(jià)格低廉。 與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和大規(guī)模集成電路的飛速進(jìn)步，極大簡(jiǎn)化了實(shí)現(xiàn) SPWM及矢量控制等復(fù)雜技術(shù)的方法，增強(qiáng)和擴(kuò)展了變頻器的 功能，使變頻調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。 各類(lèi)電氣傳動(dòng)裝置的控制器由模擬控制轉(zhuǎn)向全數(shù)字控制已經(jīng)成為事實(shí)，交流速傳動(dòng)也不例外。由圖可知，每半周內(nèi)的脈沖系列也是單極性的。 當(dāng)逆變電路輸出頻率很低時(shí)，因?yàn)樵诎胫芷趦?nèi)輸出脈沖的數(shù)目也是固定的，所以 ９ 由 PWM調(diào)制而產(chǎn)生 的 FC附近的諧波頻率也相應(yīng)降低，這種頻率較低的諧波通常不易濾除，如果負(fù)載為電動(dòng)機(jī)，就會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲，給電動(dòng)機(jī)的正常工作帶來(lái)不利影響。規(guī)則采樣法則使兩者重合，即使每個(gè)脈沖的中點(diǎn)都以相應(yīng)的三角波為中點(diǎn)對(duì)稱(chēng)，這樣就使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。 由上式可知，若均勻地改變定子供電頻率 F１，則可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 １２ 圖4－4　恒磁通變頻調(diào)速時(shí)的補(bǔ)償曲線（1）（3）（4）（2） 當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)額定轉(zhuǎn)速調(diào)速時(shí)，要求 F1F1N（額定頻率），若仍按恒磁通控制方式控制，勢(shì)必使 U1超過(guò) U1N（額定電壓），這是不允許的，這時(shí)必須改用恒功率控制方式，而當(dāng) F1F1N 時(shí)，保持 U1=U1N，不進(jìn)行電壓的協(xié)調(diào)控制。但由于恒流控制限制了 I1，所以恒流控制時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩 Tm要比恒磁通控制時(shí)小得多，過(guò)載能力小，因此只適用于負(fù)載變化不大的場(chǎng)合。負(fù)載類(lèi)型不同，調(diào)速范圍不同，所要求的控制方式也不一樣，下面按負(fù)載的選擇類(lèi)型分別加以討論。 恒磁通控制方式的特點(diǎn)是磁通不變和最大轉(zhuǎn)矩不變。其他控制方式則不能使這些技術(shù)條件得到滿(mǎn)足。 PWM脈寬調(diào)制信號(hào)生成器微型計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)器△u N恒磁通補(bǔ)償器驅(qū)動(dòng)電路光電隔離電路保護(hù)電路＋圖46 轉(zhuǎn)差頻率控制的PWM變頻調(diào)速系統(tǒng) (3)矢量變換控制