【正文】 5S G H 8 0 N 6 0V3S G H 8 0 N 6 0V1S G H 8 0 N 6 0V2C 0 21 0 u FC 0 51 0 u FC 0 41 0 u FC 0 61 0 u FC 0 31 0 u FV D 0 5V D 0 61 N 4 0 0 7U V W 圖 24 電壓型交直交變頻調(diào)速主電路 選用整流管 61 VDVD? 組成三相整流橋，對(duì)三相交流電進(jìn)行全波整流。因此維修時(shí)，要等指示燈熄滅后進(jìn)行。由于開關(guān)管在開通和關(guān)斷時(shí)，要受集電極電流 cI 和集電極與發(fā)射極間的電壓 ceV 的沖擊，因此要通過(guò)緩沖電路進(jìn)行緩解。 變頻器主電路逆變 原理 整流電路是把交流電變換為直流電的電路。Ｕ d/2 的矩形波。然后用三相逆變橋?qū)ζ椒€(wěn)的直流電進(jìn)行逆變，從而轉(zhuǎn)化成可調(diào)節(jié)的交流電。在低壓交流電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)控制中，應(yīng)用最多的功率器件有 GTO、 GTR、 IGBT 等 。為防止柵極過(guò)壓，可采用穩(wěn)壓管作保護(hù)。此時(shí)，柵極電壓可取為 13V。 (4)IGBT 柵極與發(fā)射極之間是絕緣的，不需要穩(wěn)態(tài)輸入電流，但由于存在柵極輸入電容，所以驅(qū)動(dòng)電路需要提供動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電流。 625/eI 式中， eI 為 IGBT 的額定電流值 . 柵極電阻的下限取系數(shù)為 1，限取系數(shù)為10。 (8)電路簡(jiǎn)單，成本低。 EXB840 的 內(nèi)部引腳 框圖如圖 32 所示。 12345691415EXB8401 0 m A 電流輸入R133kR210kR3C23 3 u FC13 3 u F9 0 1 4驅(qū)動(dòng)信號(hào)U故障輸出E R A 3 4 1 0接IGBTV s s20V 隔離電源V C C+ 1 5 v 圖 33 EXB840組成的驅(qū)動(dòng)電路 保護(hù)電路 對(duì)于不同類型的裝置，其保護(hù)電路的要求和功能不盡相同。過(guò)高的直 流電壓對(duì) IGBT 的安全構(gòu)成威脅，很可能超過(guò)IGBT 的最大耐壓值而將其擊穿，造成永久性損壞。運(yùn)放 AU:1 接成比較器的形式。其電壓取樣與過(guò)壓取樣相同，欠壓設(shè)定值由 2W 上取出。 故障自診斷電路工作過(guò)程如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制 ，經(jīng)非門整形后輸出低電平，光耦器件導(dǎo)通，有電流流過(guò)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(hào)分別送至過(guò)壓、欠壓保護(hù)電路。驅(qū)動(dòng)電壓過(guò)低時(shí)，導(dǎo)致 IGBT 的通態(tài)壓降上升，保護(hù)電路將其判斷為過(guò)流而關(guān)斷 IGBT，因此這種檢測(cè)方法也稱為退飽和檢測(cè)檢測(cè)電路。 ADC0804 是一種 單通道 模擬輸入， 8 位數(shù)字量輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換器， 共有 20 個(gè)引腳，采用雙插直列式 封裝，其引腳主要功能如下： 16 (CS )： Chip Select，與 RD、 WR 接腳的輸入電壓高低一起判斷讀取或?qū)?入與否，當(dāng)其為低位準(zhǔn) (low) 時(shí)會(huì) active。而頻率輸出頻率最大值無(wú)法大于640KHz，一般可選用外部或內(nèi)部來(lái)提供頻率。 VREF 為模擬輸入電壓 VIN 的上限值。 用于生成 SPWM 波形的專用集成芯片很多，如有 SA828 SLE4520 和GMS97C2051 等，以下主要介紹用專用集成芯片 SA4828 構(gòu)成的 SPWM 波生成電路。 RESET ：復(fù)位端，低電平有效。 VDD：供電電源正端 (+5V)。 RS：寄存器選擇端?？刂萍拇嫫魇窃诠ぷ鬟^(guò)程中控制輸出脈寬調(diào)制波的狀態(tài)，從而進(jìn)一步控制交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，通常在工作時(shí)，該寄存器的內(nèi)容常被改寫，以實(shí)現(xiàn)實(shí) 20 時(shí)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制。標(biāo)準(zhǔn) MCS51 內(nèi)核和指令系統(tǒng) 178。 6 個(gè)中斷源 178?？臻e和掉電節(jié)省模式 178。下表 41 為初始化編程時(shí)， R0～ R5 各寄存器的內(nèi)容。 調(diào)制波頻率范圍 為： 2384 mCARRRANGE ff ?? (42) 式中： m值的二進(jìn)制數(shù)即為調(diào)制波頻率范圍設(shè)定字。該設(shè)定字由 PDY0～ PDY5這 6位組成。時(shí)間常數(shù)由 WD0～ WD15這 16位組成，根據(jù)下式： CLKTIMfnt 1024?? （ 45） 計(jì)算出 TIMn 值，它的二進(jìn)制數(shù)即為時(shí)間常 數(shù)。調(diào)制波幅值是借助于 8位幅值選擇字 (Ramp、 Yamp、 Bamp)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其每一相都可以通過(guò)下式來(lái)計(jì)算： 100255APOWER nA ?? （ 47） 式中 An 值的二進(jìn)制數(shù)即為調(diào)制波幅值選擇字。當(dāng) CR =0時(shí)，使內(nèi)部的相計(jì)數(shù)器置為 0 （ R 相）。 將程序分成三部分，分別介紹如下 （ 1）初始化程序設(shè)計(jì)： 根據(jù)上面介紹的公式，計(jì)算出 SA4828 各個(gè)初始化參數(shù)字。方式 1 SETB EX0 ；開外中斷 SETB ET0 ；開定時(shí)中斷 SETB EA ；開總控制中斷 下面計(jì)算 SA4828初始化參數(shù)字。 ④ 脈沖延遲時(shí)間的設(shè)定字 由式 （ 44） 得： DHHzsftn C A R RP DYP DY 2455 8 6 01065 1 2635 1 263 6 ??????????? ? 所以，脈沖延遲時(shí)間設(shè)定字為 2DH，即寄存器 R2中的值是 2DH。 調(diào)速子程序就是要計(jì)算出 An 和 PFSn 字，并將它送入 SA4828 的控制寄存器。各中斷程序如下： ① T0 中斷子 程序 JA1: INC 10H ； T0 溢出次數(shù)加一 RET1 ② 0INT 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(chǎng) PUSH B PUSH PSW 31 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(duì)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）→R2 MOV R3 ,0DH ；（ R5）→ R3 MOV R4 ,0EH ；（ R6）→ R4 MOV R5 ,0FH ；（ R7）→ R5 MOV R6 ,10H ；除數(shù) MOV R7, 11H LCALL NDIV ；調(diào)用雙字節(jié)除法子程序 MOV 13H ,R5 ；將調(diào)制波頻率小數(shù)部分（小于 100）存入 13H MOV 10H ,00H ； 10H 清 0 ABC: POP PSW ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) POP B POP ACC RET1 (4) 雙字節(jié)乘除法子程序 雙字節(jié)乘除法子程序采用標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 子程序庫(kù)中的程序。 0INT 中斷的功能是計(jì)算 ZPPR 輸出的調(diào)制波頻率。所以，寄存器 R3中的值為 02H。載波頻率設(shè)定字為 011。測(cè)量 ZPPR 輸出脈沖周期的方法是：利用 ZPPR 輸出脈沖的下降沿觸發(fā) 0INT 中斷，這時(shí)計(jì)算兩個(gè) ZPPR 輸出脈沖下降沿的時(shí)間間隔。當(dāng) WTE=1 時(shí)，使用看門狗功能。 F /R =0時(shí)正轉(zhuǎn)，相序是RYB； F /R =1時(shí)反轉(zhuǎn)，相序是 BYR。如果單片機(jī)失去了控制，在指定 時(shí)間內(nèi)沒(méi)有叫醒看門狗，則看門狗會(huì)立即封鎖輸出 。 (5)調(diào)制波形選擇。該設(shè)定字由 PDT0～ PDT6這 7位組成。載波頻率 (三角波頻率 )設(shè)定字由 CFS0～ CFS2這 3位組成。微處理器的 控制 SA4828 的復(fù)位引腳 RST。全雙工串口通信 178。 32 個(gè)雙向 I/O 口 178。其中 14R 和 15R 是兩個(gè)虛擬的寄存器，實(shí)際上并不存在。外部時(shí)鐘輸入經(jīng)分頻器 分成設(shè)定的頻率，并生成三角形載波，三角載波與所選定的片內(nèi)三種調(diào)制波形進(jìn)行比較，自動(dòng)生成SPWM 輸出脈沖，然后通過(guò)脈沖刪除電路刪除窄脈沖（如圖 310） 窄脈寬 圖 310 脈沖序列中的窄脈寬 因?yàn)檫@種脈沖不起任何作用，只會(huì)增加開關(guān)管的損耗。 （ 2） 輸出類管腳說(shuō)明 RPHB、 YPHB、 BPHB：這些引腳通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制逆變橋的 R、 Y、 B 相的下 臂開關(guān)管。 MUX：總線選擇端。 兼容 Intel 等多系列單片機(jī)，輸入調(diào)制波頻率范圍 0～ 4kHz，16 位調(diào)速分辯率，載波頻率最高可達(dá) 24kHz，內(nèi)部 ROM 固化 3 種可選波形，最小脈寬和延時(shí)時(shí)間可調(diào)，可單獨(dú)調(diào)整各相輸出以適應(yīng)不平衡負(fù)載，具備看門狗定時(shí)器功能等。 9. PIN10 (D GND)： 數(shù)字電壓的接地端。 5. PIN5 ( INTR )：中斷請(qǐng)求。當(dāng) CS 、 RD 皆為低位準(zhǔn) (low) 時(shí)， ADC0804 會(huì)將轉(zhuǎn)換后 的數(shù)字訊號(hào)經(jīng)由 DB7 ~ DB0 輸出至其它處理單元。 另外，有些集成驅(qū)動(dòng)電路中沒(méi)有封鎖電路，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作后器件恢復(fù)正常，此時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)會(huì)恢復(fù)正常，若此時(shí)故障還沒(méi)有消除則保護(hù)電路又會(huì)動(dòng)作，那么電路就會(huì)進(jìn)入一種過(guò)流保護(hù)，過(guò)流的重復(fù)狀態(tài)可能導(dǎo)致器件的損壞，所以過(guò)流保護(hù)電路中應(yīng)有延時(shí)判斷和封鎖電路來(lái)判斷真假過(guò)流和徹底封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。以下的過(guò)流信號(hào)也是如此 .故障自診斷電路如圖 36所示： R18kR2200KR3500R41KR5500R65009 0 1 4自診斷信號(hào)9 0 1 4自診斷信號(hào)9 0 1 4自診斷信號(hào)H S O . 2等效故障信號(hào)UP C 8 1 7+ 5 v + 1 5 v 圖 36 故障自診 斷電路 過(guò)流保護(hù) 隨著器件容量的不斷增大裝置的容量也不斷增大， IGBT 通常工作于高壓大電流的惡劣條件之下，在開發(fā)使用過(guò)程中經(jīng)常遇到過(guò)流損壞的問(wèn)題，嚴(yán)重影響其 15 應(yīng)用 ， 這時(shí)必須迅速切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)取樣電壓高于設(shè)定值時(shí)(正常情況下 )，比較器輸出高電平，光耦器件不導(dǎo)通，輸出高電平。其中電阻 5R 是正反饋電阻，它的接入使正反饋有一定回差 ，防止取樣信號(hào)在給定點(diǎn)附近波動(dòng)時(shí)比較器抖動(dòng)，這里將過(guò)壓保護(hù)的動(dòng)作值整定為額定輸入電壓的 110%。而且較低的輸入電壓也使系統(tǒng)的抗干擾能力下降。主回路選擇的器件為 IGBT，根據(jù)器 件種類的不同在設(shè)計(jì)以及應(yīng)用線路設(shè)計(jì)時(shí)有不同的要求和特點(diǎn)，因此驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)特性必須與器件和電路相適應(yīng)才能進(jìn)行可靠有效的保護(hù)。其中輸入隔離電路由高速光電耦合器組成 ,可隔離交流 2500V的信號(hào)。其目的是避免快速關(guān)斷故障電流造成過(guò)離的 dtdi 。 (6)驅(qū)動(dòng)電路和控制電路之間應(yīng)隔離。當(dāng) IGBT 高頻運(yùn)行時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)功率也是不小的，因此，驅(qū)動(dòng)電路必須能提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流和功率。 IGBT 的柵極等效為一電容負(fù)載，所以驅(qū)動(dòng)信號(hào)源的內(nèi)阻要 盡可能 小 ，以提供足夠大的充放電電流，縮短開關(guān)時(shí)間和降低開關(guān)功耗 。要使器件導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須大于其開啟電壓。 IGBT 作為第二代電力電子器件，它的應(yīng)用使變頻器的性能有了很大的他高，主要表現(xiàn)為： （ 1） 發(fā)熱減少，將曾占主回路發(fā)熱 5070%的器件發(fā)熱降低了 30%； （ 2） 高載波控制，使輸出電流波形有明顯改善； （ 3） 提高開關(guān)頻率，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)運(yùn)行的靜音化； （ 4） 驅(qū)動(dòng)功率減少，體積趨于更小； 它的圖形符號(hào)及簡(jiǎn)化的等效電路如下圖 31： (a) （ b）