【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 P為低電平，表示輸出已被封鎖。它有12mA的驅(qū)動(dòng)能力，可直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED 指示燈；ZPPR：該引腳輸出調(diào)制波頻率；WSS：該引腳輸出采樣波形[8]。 SA4828內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖34 SA4828內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖36 片內(nèi)ROM存儲(chǔ)的波形 圖35 脈沖序列中的窄脈沖 。來自單片機(jī)的數(shù)據(jù)通過總線控制和譯碼進(jìn)入初始化寄存器或控制器。他們對(duì)相控邏輯電路進(jìn)行控制。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)ROM中的調(diào)制波形進(jìn)行比較，自動(dòng)生成SPWM輸出脈沖。通過脈沖刪除電路，刪去比較窄的脈沖（），因?yàn)檫@樣的脈沖不起任何作用，只會(huì)增加開關(guān)管的損耗。通過脈沖延遲電路生成死區(qū)，保證任何橋臂上的兩個(gè)開關(guān)管不會(huì)在狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間短路?？撮T狗定時(shí)器用來防止程序跑飛，當(dāng)時(shí)間條件滿足時(shí)快速封鎖輸出。片內(nèi)ROM存有3種可供選擇的波形，它們是純正弦波形、增強(qiáng)型波形和高效型波形（）。每種波形各有1536個(gè)采樣值。增強(qiáng)型波形又稱三次諧波，它可以使輸出功率提高20%，三相諧波互相抵消，防止電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。高效型波形又稱帶死區(qū)的三次諧波，它是進(jìn)一步優(yōu)化的三次諧波，可以減小逆變開關(guān)管的損耗，提高功率利用率。 表31 SA4828中各寄存器地址寄存器 AD3 AD2 AD1 AD0 地址R0 0 0 0 0 00HR1 0 0 0 1 01HR2 0 0 1 0 02HR3 0 0 1 1 03HR4 0 1 0 0 04HR5 0 1 0 1 05HR14 1 1 1 0 0EHR15 1 1 1 1 0FH寄存器列陣包含8個(gè)8位寄存器R0～R5和R1R15。其中R0～R5用來暫存來自單片機(jī)的數(shù)據(jù)，這些可能是初始化數(shù)據(jù)或者控制數(shù)據(jù)；而R1R15 是兩個(gè)虛擬的寄存器，物理上不存在。當(dāng)R14寫操作時(shí)，實(shí)際是將R0～R5中存放的48位數(shù)據(jù)送入初始化寄存器；而向R15寫操作時(shí)，是將R0～R5中存放的48位數(shù)據(jù)送入控制寄存器。 SA4828初始化編程初始化編程包括載波頻率設(shè)定、調(diào)制波頻率范圍設(shè)定、脈沖延遲時(shí)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(shí)間常數(shù)設(shè)定。表32 初始化寄存器及其功能寄存器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 功能 R0 FRS2 FRS1 FRS0 CFS2 CFS1 CFS0 選擇輸出頻率和載波率R1 PDT6 PDT5 PDT4 PDT3 PDT2 PDT1 PDT0 選擇脈沖取消時(shí)間R2 PDY5 PDY4 PDY3 PDY2 PDY1 PDY0 選擇死區(qū)時(shí)間R3 AC 0 0 WS1 WS0 選擇三相幅值控制R4 WD15 WD14 WD13 WD12 WD11 WD10 WD9 WD8 16位看門狗計(jì)數(shù)器R5 WD7 WD6 WD5 WD4 WD3 WD2 WD1 WD0 16位看門狗計(jì)數(shù)器1 初始化寄存器（1）載波頻率設(shè)定載波頻率（即三角波頻率）越高越好，但頻率過高損耗會(huì)越大，另外，還受開關(guān)管最高頻率限制，因此要合理設(shè)定。設(shè)定字由CFS0～CFS2這3位組成。載波頻率通過下式 （）求出。式中為時(shí)鐘頻率，n值的二進(jìn)制數(shù)即為載波頻率設(shè)定字。（2）調(diào)制波頻率范圍設(shè)定設(shè)定調(diào)制波頻率范圍的目的是在此范圍進(jìn)行16位分辨率的細(xì)分，這樣可以提高控制精度。調(diào)制波頻率范圍設(shè)定字是由CFS0～CFS2三位組成。 （）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。（3）死區(qū)時(shí)間的設(shè)定該設(shè)定字是由PDY0～PDY5六位組成。 （）式中：PDY值的二進(jìn)制數(shù)即是死區(qū)時(shí)間設(shè)定字。（4） 脈沖取消時(shí)間設(shè)定該設(shè)定字是由PDT0～PDT6七位組成。 （）式中：PDT值的二進(jìn)制數(shù)即是脈沖取消時(shí)間設(shè)定字。（5）波形選擇字波形選擇字由WS0和WS1兩位組成。00為純正弦型，01為三次諧波增強(qiáng)型，10為帶死區(qū)增強(qiáng)型。（6）幅值控制位AC是幅值控制位。當(dāng)AC=0時(shí)，控制寄存器中的R相幅值控制字控制所有三相的幅值。當(dāng)AC=I時(shí)，控制寄存器中的R、Y、B相幅值控制字分別控制各自的幅值。 2 控制寄存器表33 控制寄存器及其功能寄存器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 功能 R0 PFS7 PFS6 PFS5 PFS4 PFS3 PFS2 PFS1 PFS0 運(yùn)行頻率選擇字低八位R1 PFS15 PFS14 PFS13 PFS12 PFS11 PFS10 PFS9 PFS8 運(yùn)行頻率選擇字低八位 WTE /R R2 RST復(fù)位 看門狗 寄存器 禁止 正/反 清零 輸出 轉(zhuǎn)R3 RAMP7 RAMP6 RAMP5 RAMP4 RAMP3 RAMP2 RAMP1 RAMP0 三相幅值控制字R4 BAMP7 BAMP6 BAMP5 BAMP4 BAMP3 BAMP2 BAMP1 BAMP0 三相幅值控制字R5 YAMP7 YAMP6 YAMP5 YAMP4 YAMP3 YAMP2 YAMP1 YAMP0 三相幅值控制字(1)調(diào)制波頻率選擇調(diào)制波頻率選擇字由PFS0～PFS15十六位組成。 （）式中：值的二進(jìn)制數(shù)即是調(diào)制波頻率選擇字。(2)調(diào)制波幅值選擇通過改變調(diào)制波幅值來改變輸出電壓有效值，是借助于改變八位幅值選擇字(RAMP、YAMP、RAMP)來實(shí)現(xiàn)的。 （）式中：A值的二進(jìn)制數(shù)即為幅值選擇字。初始化寄存器的AC位決定了R相幅值是否代表另二相幅值。（3）正反轉(zhuǎn)選擇正反轉(zhuǎn)選擇位F／R控制三相PWM輸出的相序。 ，R=0時(shí)正轉(zhuǎn)，相序是R—Y—B；F／R=I時(shí)反轉(zhuǎn)。（4）輸出禁止位當(dāng)輸出禁止位 =O時(shí)，關(guān)斷所有PWM輸出。（5）計(jì)數(shù)器復(fù)位當(dāng)計(jì)數(shù)器復(fù)位位 =0時(shí)，使內(nèi)部的各寄存器清零。（6）看門狗選擇當(dāng)看門狗選擇位WTE =1時(shí)，使用看門狗功能。（7）軟復(fù)位控制RST是軟復(fù)位位，與硬復(fù)位麗有相同的功能。高電平有效[10,11]。 SA4828與AT89C51圖37 單片機(jī)與4828連接本調(diào)速系統(tǒng)的硬件部分主要由微處理器89C51和三相SPWM調(diào)制信號(hào)專用芯片SA4828等組成，電路如圖所示。SA4828可與89C51直接接口，通過軟件編程輸出頻率、幅值可調(diào)的正弦脈寬調(diào)制波。輸出頻率范圍為0～4KHz，16位調(diào)速分辨率，載波頻率可達(dá)24KHz。六路輸出信號(hào)RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPHT、BPHB分別經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路控制逆變電路中相應(yīng)IGBT管的導(dǎo)通與關(guān)斷，以輸出三相正弦脈寬調(diào)制波，控制電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。僅在改變運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，才需微處理器介入，從而可以空出大量機(jī)時(shí)用于系統(tǒng)的檢測(cè)和監(jiān)控。引腳SETTRIP為關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)輸入端，使微處理器能在異常情況下，封鎖SA4828的六路輸出信號(hào)。該系統(tǒng)為減小動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，采用開環(huán)控制。也可以根據(jù)實(shí)際需要加入電壓、電流、速度的檢測(cè)與反饋環(huán)節(jié)構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)通過對(duì)一臺(tái)額定功率3kw、額定轉(zhuǎn)速3000r／min的三相交流異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)，最高調(diào)制頻率設(shè)定為100Hz。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與頻率關(guān)系如圖(4)所示，從圖中可以看到該系統(tǒng)具有良好的線性調(diào)速特性。由于采用SPWM調(diào)制技術(shù)，使輸出電流波形更接近正弦波。用微處理器、三相SPWM調(diào)制信號(hào)專用芯片構(gòu)成的交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，由于軟、硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高、調(diào)速平滑，諧波成份小，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。圖38 轉(zhuǎn)速與頻率關(guān)系 其他模塊簡(jiǎn)介除了主體SPWM波的生成及控制外，還需要其他外圍設(shè)備來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，包括逆變電路，計(jì)數(shù)器8253，89C51的外圍擴(kuò)展芯片8255，地址鎖存器74LS373，鍵盤輸入及液晶顯示等。 逆變電路圖39 交直交變頻器的主電路框圖交－直－交變頻器的基本框圖如圖所示，其工作過程是:先將電源的三相(或單相)交流電經(jīng)整流橋整流成直流電，又經(jīng)逆變橋把直流電“逆變”成頻率任意可調(diào)的三相交流電。其中，變頻的核心部分是“逆變電路”。圖310 逆變電路整流部分它的功能是將工頻電源進(jìn)行整流，經(jīng)中間直流環(huán)節(jié)平波后為逆變電路和控制電路提供所需的直流電源。三相交流電源一般需經(jīng)過吸收電容和壓敏電阻網(wǎng)絡(luò)引入整流橋的輸入端。當(dāng)電源電壓為三相380V時(shí)，整流器件的最大反向電壓一般為1200—1600V，最大整流電流為變頻器額定電流的兩倍。圖311 整流濾波濾波電路逆變器的負(fù)載屬感性負(fù)載的異步電動(dòng)機(jī)，無論異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)或發(fā)電狀態(tài)，在直流濾波電路和異步電動(dòng)機(jī)之間，總會(huì)有無功功率的交換，這種無功能量要靠直流中間電路的儲(chǔ)能元件來緩沖。同時(shí)，三相整流橋輸出的電壓和電流屬直流脈沖電壓和電流。為了減小直流電壓和電流的波動(dòng)，直流濾波電路起到對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行濾波的作用。圖3