【文章內容簡介】 母線電感、電路及其元件內部的雜散電感在 IGBT 開通時儲存的能量 ,這時儲存在緩沖電容器中。當 IGBT 開通時 ,集電極母線電感以及其他雜散電感又有效地限制了 IGBT 集電極電流上升率 di／ dt．同樣也避免了集電極電壓和集電極電流同時達到最大值。此時 ,緩沖電容器通過外接電阻器和 IGBT開關放電 ,其儲存的開關能量也隨之在外接電阻器和電路、元件內部的電阻器上耗散。如此 ,便將 IGBT 運行時產生的開關損耗轉移到緩沖電路．最后在相關電阻器上以熱的形式耗散 ,從而保護 IGBT 安全運行。 泰山職業(yè)技術學院 11 IMP 緩沖器電路 中的電阻值和電容值按經驗數(shù)據(jù)選?。喝?PM200DSA060 的電容值為 0． 221xF0． 47xF,耐壓值是 IGBT 的 1． 1倍 1． 5倍 ,電阻值為 10— 20,電阻功率按 P=fCU2xlO6計算 ,其中 f為 IGBT 工作頻率 ,u為 IGBT 的工作峰值電壓。 C為緩沖電路與電阻器 串聯(lián)電容。二極管選用快恢復二極管。為了保證緩沖電路的可靠性 ,可以根據(jù)功率大小選擇封裝好的 IMP 緩沖器電路 所示的緩沖電路。 另外 ,由于母線電感、緩沖電路及其元件內部的雜散電感對 IPM 尤其是大功率 IPM 有極大的影響 ,因此愈小愈好。要減小這些電感需從多方面人手：直流母線要盡量地短 。緩沖電路要盡可能地靠近模塊 。選用低電感的聚丙烯無極電容器、與 IPM 相匹配的快速緩沖二極管及無感泄放電阻器。 6 IPM 在單相全橋逆變器中的應用 單相全橋逆變電路 所示的單相全橋逆變電路主要由逆變電路和控制電路組成。逆變電路包括逆變全橋和 濾波電路 ,其中逆變全橋完成直流到交流的變換．濾波電路濾除諧波成分以獲得需要的交流電 ?？刂齐娐吠瓿蓪δ孀儤蛑虚_關管的控制并實現(xiàn)部分保護功能。 圖中的逆變全橋由 4 個開關管和 4 個續(xù)流二極管組成 ,工作時開關管在高頻條件下通斷．開關瞬間開關管電壓和電流變大 ,損耗大 ,結溫升高 ,加上功率回路寄生電感、振蕩及噪聲等．極易導致開關管瞬間損壞 ,以往常用分立元件設計開關管的保護電路和驅動電路 ,導致電路龐大且不可靠。 筆者采用一對 PM200DSA060 雙單元 IPM 模塊分別代替圖中 Vl、 D V D2 組合和V D v D4 組 合構成全橋逆變電路 ,利用 DSP 對 IPM的控制 ,完成了中頻率 20kW、 230V逆變器的設計和調試 ,采用了如上所述的驅動電路、中的緩沖電路和基于 DSP 控制的軟件IPM 保護電路。設計實踐表明：使用 IPM 可簡化系統(tǒng)硬件電路、縮短系統(tǒng)開發(fā)時間、提高可靠性、縮小體積 ,提高保護能力。 第四節(jié) 位 置檢測電路 位置檢測電路 的 位置檢測電路是執(zhí)行機構的重要組成部分，它的功能是提供準確的位置信號。關鍵問題是位置傳感器的選型。在傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機構中多采用繞線電位器、差動變壓器、導電塑料電位器等。繞線電位器壽命短被淘汰。差動變壓器由于 線性區(qū)太短和溫度特性不理想而受到限制。導電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點的，壽命也不可能很長，精度也不高。筆者采用的位置傳感器為脈沖數(shù)字式傳感器，這種傳感器是無觸點的，且具有精度高、無線性區(qū)限制、穩(wěn)定性高、無溫度限制等特點。 泰山職業(yè)技術學院 12 第五節(jié) 電壓及電流檢測 檢測電壓、電流主要是為了計算電機的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷相保護和逆變模塊故障診斷。由于變頻器輸出的電流和電壓的頻率范圍為 0～50Hz，采用常規(guī)的電流、電壓互感器無法滿足要求。為了快速反映出電流的大小，采用霍爾型電流互感器檢測 IPM 輸出的三相電 流，對于 IPM輸出電壓的檢測采用分壓電路。 圖 18 IPM輸出電流和電壓檢測 IPM 的主要特點 ： IPM 是將主開關器件、續(xù)流二極管、驅動電路、過電流保護電路、過熱保護電路和短路保護電路以及驅動電源不足保護電路、接口電路等集成在同一封裝內，形成的高度集成的智能功率集成電路。它的主要特點體現(xiàn)在 控制功能、保護功能和接口功能方面。 (1)驅動電路 ： 在 IPM 內部設置了高性能的驅動電路，具有出現(xiàn)故障后自動軟關斷 IGBT 的功能，同時，由于結構緊湊，驅動電路與 IGBT 之間距離極短，抗干擾能力強，輸出阻抗又很低，不需要加反偏壓，簡化了驅動電路電源，僅需提供 1 組下橋臂的公共電源和 3組上橋臂的獨立 “ 浮地 ” 電源。 泰山職業(yè)技術學院 13 (2)欠電壓保護每個驅動電路都具有欠電壓 (W)保護功能。無論什么原因，只要驅動電路電源電壓認 c 低于欠電壓閡值 yuv 時間超過 10ms， IPM 就會關斷，同時輸出一個故障報警信號。 (3)過熱保護 ： UM 內 部絕緣基板上設有溫度傳感器，當溫度超過過熱斷開闊值時， IPM 內部的保護電路就會阻止門極驅動信號，不接受控制輸入信號，直至過熱現(xiàn)象消失，保護器件不受損壞，同時輸出過熱故障信號。當溫度下降到過熱復位網值時，電路自動恢復正常工作。 (4)過電流、短路保護 ： IPM 中的 IGBT 電流傳感器是射極分流式，采樣電阻上流過的電流很小，但與流過開關器件上的電流成正比例關系，從而取代了大功率電阻、電流互感器、霍爾電流傳感器等電流檢測組件。如果 UM 中任意一 IGBT的 C 極電流大于過電流動作電流時間超過 10LLs 時， UM 將軟關斷，并 且輸出過電流報警信號。 (5)制動電路 :IPM 中設有 IGBT 組成的制動電路。當 UM 接收到制動信號后，通，接在制動端 BN 的制動電阻吸收電能，制動電路工作。 (6)使用方便制動電路中的 IGBT 導 UM采用陶瓷絕緣結構，直接安裝在散熱板上；直流輸入 (P、 N)、制動單元輸出 (B)和變頻輸出端子直接用螺釘連接；輸入、輸出控制端子并排成一列，可用通用插座連接。所以主接線端子和控制端子都可直接拆卸，不需烙鐵焊接，非常方便。 第六節(jié) 通訊接口 為了實現(xiàn)計算機聯(lián)網和遠程控制，選用 MAX232 作為系統(tǒng)的串行通訊接口，MAX232 內部有兩個完全相同的電平轉換電路，可以把 8031 串行口輸出的 TTL電平轉換為 RS－ 232 標準電平，把其它微機送來的 RS－ 232 標準電平轉換成 TTL電平給 8031，實現(xiàn)單片機與其它微機間的通訊。 泰山職業(yè)技術學院 14 MAX232 簡介： 使 MAX232芯片是美信公司專門為電腦的 RS232標準串口設計的單電源電平轉換芯片 ,用 +5v 單電源供電。 圖 19 MAX232 芯片 結構 引腳介紹： 第一部分是電荷泵電路 :由 6腳和 4只電容構成。功能是產生 +12v 和 12v 兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉換通道 :由 1 1 1 14 腳構成兩個數(shù)據(jù)通道。 其中 13腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。 第三部分是供電 :15 腳 GND、 16 腳 VCC（ +5v）。 主要特點： 符合所有的 RS232C 技術標準 。 只需要單一 +5V 電源供電 。 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉能力，能夠產生 +10V 和 10V 電壓V+、 V。 功耗低，典型供電電流 5mA。 內部集成 2個 RS232C 驅動器 。 內部集成兩個 RS232C 接收器 。 泰山職業(yè)技術學院 15 第七節(jié) 時鐘電路 時鐘電路主要用來提供采樣與控制周期、速度計算時所需要的時間以及日歷。文中選用時鐘電路 DS12887。 DS12887 內部有 114 字節(jié)的用戶非易失性 RAM，可用來存入 需長期保存的數(shù)據(jù)。 采用 DS12887 芯片設計的時鐘電路無需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機接口。 DS12887 芯片具有微功耗，外圍接口簡單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，可廣泛 用于各種需要較高精度的實時時鐘系統(tǒng)中。采用 DS12887 芯片設計的時鐘電路無需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機接口。 DS12887 芯片具有微功耗，外圍接口簡單，精度高，工作穩(wěn)定 可靠等優(yōu)點，可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘系統(tǒng)中 。 DS12887 主要功能簡介 （ 1）內含一個鋰電池，斷電后運行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。 （ 2）計秒，分，時，天，星期，日，月，年，并有閏年補嘗功能。 （ 3）二進制數(shù)碼或 BCD 碼表示時間，日歷和定鬧。 （ 4） 12 小時或 24 小時制， 12小時時鐘模式帶有 PM 和 AM指示，有夏令時功能。 （ 5） Motorola 和 Intel 總線時序選擇。 （ 6）有 128 個字節(jié) RAM 單元與軟件接口，其中 14個字節(jié)作為時鐘和控制寄存器， 114 字節(jié)為通用 RAM，所有 RAM 單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護功能。 （ 7）可編程方波信號輸出。 （ 8）中斷信號輸出（ IRQ）和總線兼容，定鬧中斷，周期性中斷、時鐘更新周期結束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進行測試。 原理及引腳說明 DS12887 內部由振蕩電路，分頻電路，周期中斷 /方波選擇電路， 14 字節(jié)時鐘和控制單元， 114 字節(jié)用戶非易失 RAM，十進制 /二進制累加器，總線接口電路，電源開關寫保護單元和內部鋰電池等部分組成。 DS12887 引腳分配： Vcc：直流電源 +5V 電壓。當 5V 電壓在正常范圍內時，數(shù)據(jù)可讀寫；當 Vcc低于 ,讀寫 被禁止，計時功能仍繼續(xù)；當 Vcc 下降到 3V以下時， RAM 和計時器供電被切換到內部鋰電池。 泰山職業(yè)技術學院 16 MOT （