【正文】 IGBT逆變器的逆變頻率高，節(jié)能效果好，在各種電源中均有重要的應(yīng)用。到二十世紀(jì)初，就有了鐵磁穩(wěn)壓電源。電源是電子設(shè)備的重要部分，其質(zhì)量好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性，而且電子設(shè)備的故障60%來自電源。也就是穩(wěn)壓電源穩(wěn)定電壓的能力首先要看輸入電壓的變化和負(fù)載變化引起的輸出電壓的變化被限制到多小的程度。參數(shù)穩(wěn)壓電源電路簡(jiǎn)單，利用元件的非線性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單。按調(diào)整元件分，有輝光放電管穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源，電子管穩(wěn)壓電源，晶體管穩(wěn)壓電源，可控硅穩(wěn)壓電源等。所研制的單片機(jī)控制穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)如下： 輸入電壓： 380V三相交流50HZ；輸出電壓： 24V輸出電流： 800A；3電源硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖1 單片機(jī)控制的逆變電源的總體框圖單片機(jī)控制的逆變電源的總體框圖如圖1所示，整套裝置主要由電源主電路、PWM控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)控制電路四部分組成。在全橋電路中，變壓器的電壓為，如果我們假定逆變器的效率為85%，則IGBT管的工作電流為： ()驅(qū)動(dòng)電路的作用主要是對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率放大，并保證一定的脈沖前沿、后沿陡度，使其有足夠的能力使IGBT飽和導(dǎo)通。(6)若為大電感負(fù)載，IGBT的關(guān)斷時(shí)間不宜過短，以限制尖峰電壓，保護(hù)IGBT安全。輸出電路上對(duì)高頻變壓器次級(jí)的高頻方波電壓進(jìn)行整流濾波。因?yàn)樵谝话闱闆r下，低電壓輸出所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載電流都很大。2)選定直流輸入電壓通常選 ()在此我們?nèi)。?0V。輸出直流電壓為177。通常＝5+(3～4) ＝8～9V取 ＝9V。逆變器中最重要的一個(gè)器件就是功率開關(guān)元件，而功率開關(guān)元件正朝著高壓大容量、集成化、全控化、高頻化及多功能化方向發(fā)展。逆變技術(shù)的輸出控制方式常用“時(shí)間比率控制”方式，通過改變導(dǎo)通時(shí)間ton和工作周期比例亦即脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)。由于RYRYRY3 分別為輸入電路線間瞬時(shí)過電壓保護(hù) ，所以它們的額定電壓取相同的值，即都取750V。1)集－射極間的擊穿電壓采用380V交流電供電，電網(wǎng)電壓向上波動(dòng)10%，并考慮由變壓器漏感起的尖峰電壓等因素。2．濾波電容的計(jì)算允許的電壓脈沖值 () ()實(shí)?。?5μF。②在輸出端加低頻濾波器,該方案是在高頻開關(guān)整流電壓與輸出之間串入某一形式的濾波器同時(shí)濾去高頻開關(guān)逆變?cè)斐傻囊騊WM調(diào)節(jié)引起的差模紋波和整流后的低頻紋波。 圖7 低頻濾波器電路圖5輔助電路TL494的特點(diǎn)與功能TL494是電壓驅(qū)動(dòng)型脈寬調(diào)制器，可顯示器、計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)，TL494的管腳如圖8所示：圖8 TL494管腳圖作為開關(guān)電源電路，TL494的輸出三極管可接成共發(fā)射極及射極跟隨器兩種方式，因而可以選擇雙端推挽輸出或單端輸出方式，在推挽輸出方式時(shí)，它的兩路驅(qū)動(dòng)脈沖相差180度，而在單端方式時(shí)，其兩路驅(qū)動(dòng)脈沖為同頻同相。電位器RP1為10K，用來調(diào)整輸入A/D轉(zhuǎn)換器電壓的大小，即改變電流反饋系數(shù)。圖11 單片機(jī)80C196KC內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖雖然單片機(jī)本身具有豐富的軟、硬件資源，但也只能滿足較為簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)系統(tǒng)的要求，對(duì)于較復(fù)雜的系統(tǒng)需要在其外圍配置一些接口芯片，而CPU同這些芯片交往必須知道它們的地址，即必須采取有效的方法合理分配單片機(jī)地址資源，將每個(gè)I/O設(shè)備映像于單片機(jī)地址空間。在連續(xù)量控制場(chǎng)合，單片機(jī)輸出的數(shù)字量必須經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，才能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)的有效控制。7軟件設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì)圖12 主程序流程圖LED顯示及A/D轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)電源外特性控制，只要反饋電壓、電流進(jìn)行離散PI算法，調(diào)節(jié)TL494的控制電壓，對(duì)逆變器進(jìn)行脈寬調(diào)制，最后輸出的就是需要的電源外特性。1．監(jiān)視定時(shí)器(WDT)印刷電路板上竄入的噪聲或毛刺會(huì)造成軟件故障，甚至使單片機(jī)“死機(jī)”，死機(jī)時(shí)系統(tǒng)就會(huì)一直停止在某一狀態(tài)，無法繼續(xù)正常運(yùn)行，必須重新復(fù)位才能恢復(fù)。2．整個(gè)控制系統(tǒng)采用以高性能的單片機(jī)80C196KC為核心，配以集成度高的專用芯片進(jìn)行控制，并在整個(gè)控制電路的各個(gè)環(huán)節(jié)采取了多種抗干擾與保護(hù)措施。在此，對(duì)他們表示感謝！最后，在這篇論文即將完成之際，向參加論文評(píng)審和答辯的老師以及對(duì)本論文的修改提出意見和建議的人表示感謝!參考文獻(xiàn)[1] 孫和平，單片微機(jī)原理與接口技術(shù),.[2] 張立,、電路及應(yīng)用，北京:.[3] 周志敏,周紀(jì)海,——.[4] 吳潤(rùn)宇，軒蔭華，苗銀梅，. 北京:.[5] :.附錄A 電路圖圖16 穩(wěn)壓電路圖圖17 驅(qū)動(dòng)電路圖圖18 電源的整流、。4．在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，從硬件和軟件兩個(gè)方面采取了多種抗干擾措施。可見，使用看門狗可以使單片機(jī)擺脫因干擾而引起的癱瘓狀態(tài)，使系統(tǒng)能夠從瞬時(shí)故障中自動(dòng)恢復(fù)，大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力。如果想獲得恒壓或恒流特性，控制思路與控制脈沖特性的類似，只是被控量和反饋量不同而已。而且面板上的電流表顯示也需單片機(jī)輸出的模擬信號(hào)加以控制。單片機(jī)地址資源進(jìn)進(jìn)行分配后，運(yùn)行CPU則根據(jù)分配的地址查找單片機(jī)外圍I/O設(shè)備，以進(jìn)行輸入/輸出操作，即CPU對(duì)I/O空間的尋址。電壓檢測(cè)電路如10圖所示：圖10 電壓檢測(cè)電路圖取運(yùn)算放大器IC1D的輸入電阻，輸入電流為10mA。2．參數(shù)計(jì)算1)電流轉(zhuǎn)換器的計(jì)算：電流轉(zhuǎn)換器一次測(cè)電流額定值為1000A式，選用LEM塊，現(xiàn)選用LA10007型號(hào)的LEM作為檢測(cè)元件，其檢測(cè)范圍為0～800A。④合理布線。 耐壓值為50V，容量為15μF的聚丙烯電容器。2)集電極電流全橋式逆變電路中，IGBT的集電極電流為： ()取＝200A。RY5是作為整流后的電壓保護(hù)壓敏電阻，故其額定電壓應(yīng)為： () 實(shí)取1000V。控制系統(tǒng)采用單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，最方便的是PWM控制方式。在逆變電源中，對(duì)功率半導(dǎo)體器件(尤其是開關(guān)管)有如下基本要求：耐電壓值高；開關(guān)速度快，開關(guān)損耗低；動(dòng)態(tài)特性di/dt及dv/dt耐量要高；耐沖擊電流大，可靠工作范圍大；熱穩(wěn)定性好。選擇逆變頻率時(shí)應(yīng)考慮： 能有效地減少變壓器的體積和重量；所采用的開關(guān)元器件的頻率特性；經(jīng)濟(jì)性。運(yùn)算放大器穩(wěn)壓電源電路如圖4所示。10%，則＝60＝66V ()＝＝54V () ()?。?000。肖特基勢(shì)壘整流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間是可以忽略不計(jì)的，因?yàn)榇似骷嵌鄶?shù)載流子半導(dǎo)體器件，在器件的開關(guān)過程中，沒有消除少數(shù)載流存儲(chǔ)電荷的問題。1．輸出整流和濾波電路全橋式逆變電器的輸出電路如圖4所示，由于二極管DD8都給輸出端提供半周期的電流，所以它們分擔(dān)著相等的負(fù)荷電流，它們不需要續(xù)流二極管，因?yàn)楫?dāng)一個(gè)二極管截止時(shí)，另一個(gè)二極管就導(dǎo)通起到了續(xù)流的作用。根據(jù)IGBT管的型號(hào)，選用HL402（400A/600V及300A/1200V）快速型IGBT專用模塊來驅(qū)動(dòng)IGBT管。根據(jù)IGBT靜特性和動(dòng)特性，對(duì)IGBT的驅(qū)動(dòng)電路提出下列要求和條件：(1)由于是容性輸入阻抗，因此IGBT對(duì)門極電荷集聚很敏感，