【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 母線電感、電路及其元件內(nèi)部的雜散電感在 IGBT 開(kāi)通時(shí)儲(chǔ)存的能量 ,這時(shí)儲(chǔ)存在緩沖電容器中。當(dāng) IGBT 開(kāi)通時(shí) ,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(shí)達(dá)到最大值。此時(shí) ,緩沖電容器通過(guò)外接電阻器和 IGBT開(kāi)關(guān)放電 ,其儲(chǔ)存的開(kāi)關(guān)能量也隨之在外接電阻器和電路、元件內(nèi)部的電阻器上耗散。如此 ,便將 IGBT 運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗轉(zhuǎn)移到緩沖電路．最后在相關(guān)電阻器上以熱的形式耗散 ,從而保護(hù) IGBT 安全運(yùn)行。 泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 11 IMP 緩沖器電路 中的電阻值和電容值按經(jīng)驗(yàn)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(jì)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(fù)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(nèi)部的雜散電感對(duì) 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(wú)極電容器、與 IPM 相匹配的快速緩沖二極管及無(wú)感泄放電阻器。 6 IPM 在單相全橋逆變器中的應(yīng)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?nèi)珮蚝?濾波電路 ,其中逆變?nèi)珮蛲瓿芍绷鞯浇涣鞯淖儞Q．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?duì)逆變橋中開(kāi)關(guān)管的控制并實(shí)現(xiàn)部分保護(hù)功能。 圖中的逆變?nèi)珮蛴?4 個(gè)開(kāi)關(guān)管和 4 個(gè)續(xù)流二極管組成 ,工作時(shí)開(kāi)關(guān)管在高頻條件下通斷．開(kāi)關(guān)瞬間開(kāi)關(guān)管電壓和電流變大 ,損耗大 ,結(jié)溫升高 ,加上功率回路寄生電感、振蕩及噪聲等．極易導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管瞬間損壞 ,以往常用分立元件設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)管的保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路 ,導(dǎo)致電路龐大且不可靠。 筆者采用一對(duì) 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(gòu)成全橋逆變電路 ,利用 DSP 對(duì) IPM的控制 ,完成了中頻率 20kW、 230V逆變器的設(shè)計(jì)和調(diào)試 ,采用了如上所述的驅(qū)動(dòng)電路、中的緩沖電路和基于 DSP 控制的軟件IPM 保護(hù)電路。設(shè)計(jì)實(shí)踐表明：使用 IPM 可簡(jiǎn)化系統(tǒng)硬件電路、縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間、提高可靠性、縮小體積 ,提高保護(hù)能力。 第四節(jié) 位 置檢測(cè)電路 位置檢測(cè)電路 的 位置檢測(cè)電路是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要組成部分，它的功能是提供準(zhǔn)確的位置信號(hào)。關(guān)鍵問(wèn)題是位置傳感器的選型。在傳統(tǒng)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中多采用繞線電位器、差動(dòng)變壓器、導(dǎo)電塑料電位器等。繞線電位器壽命短被淘汰。差動(dòng)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(dǎo)電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點(diǎn)的，壽命也不可能很長(zhǎng)，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(wú)觸點(diǎn)的，且具有精度高、無(wú)線性區(qū)限制、穩(wěn)定性高、無(wú)溫度限制等特點(diǎn)。 泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 第五節(jié) 電壓及電流檢測(cè) 檢測(cè)電壓、電流主要是為了計(jì)算電機(jī)的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷相保護(hù)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(wú)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(cè) IPM 輸出的三相電 流，對(duì)于 IPM輸出電壓的檢測(cè)采用分壓電路。 圖 18 IPM輸出電流和電壓檢測(cè) IPM 的主要特點(diǎn) ： IPM 是將主開(kāi)關(guān)器件、續(xù)流二極管、驅(qū)動(dòng)電路、過(guò)電流保護(hù)電路、過(guò)熱保護(hù)電路和短路保護(hù)電路以及驅(qū)動(dòng)電源不足保護(hù)電路、接口電路等集成在同一封裝內(nèi)，形成的高度集成的智能功率集成電路。它的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在 控制功能、保護(hù)功能和接口功能方面。 (1)驅(qū)動(dòng)電路 ： 在 IPM 內(nèi)部設(shè)置了高性能的驅(qū)動(dòng)電路，具有出現(xiàn)故障后自動(dòng)軟關(guān)斷 IGBT 的功能，同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)緊湊，驅(qū)動(dòng)電路與 IGBT 之間距離極短，抗干擾能力強(qiáng)，輸出阻抗又很低，不需要加反偏壓，簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)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(dú)立 “ 浮地 ” 電源。 泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 13 (2)欠電壓保護(hù)每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路都具有欠電壓 (W)保護(hù)功能。無(wú)論什么原因，只要驅(qū)動(dòng)電路電源電壓認(rèn) c 低于欠電壓閡值 yuv 時(shí)間超過(guò) 10ms， IPM 就會(huì)關(guān)斷，同時(shí)輸出一個(gè)故障報(bào)警信號(hào)。 (3)過(guò)熱保護(hù) ： UM 內(nèi) 部絕緣基板上設(shè)有溫度傳感器，當(dāng)溫度超過(guò)過(guò)熱斷開(kāi)闊值時(shí)， IPM 內(nèi)部的保護(hù)電路就會(huì)阻止門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，不接受控制輸入信號(hào)，直至過(guò)熱現(xiàn)象消失，保護(hù)器件不受損壞，同時(shí)輸出過(guò)熱故障信號(hào)。當(dāng)溫度下降到過(guò)熱復(fù)位網(wǎng)值時(shí)，電路自動(dòng)恢復(fù)正常工作。 (4)過(guò)電流、短路保護(hù) ： IPM 中的 IGBT 電流傳感器是射極分流式，采樣電阻上流過(guò)的電流很小，但與流過(guò)開(kāi)關(guān)器件上的電流成正比例關(guān)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(cè)組件。如果 UM 中任意一 IGBT的 C 極電流大于過(guò)電流動(dòng)作電流時(shí)間超過(guò) 10LLs 時(shí)， UM 將軟關(guān)斷，并 且輸出過(guò)電流報(bào)警信號(hào)。 (5)制動(dòng)電路 :IPM 中設(shè)有 IGBT 組成的制動(dòng)電路。當(dāng) UM 接收到制動(dòng)信號(hào)后，通，接在制動(dòng)端 BN 的制動(dòng)電阻吸收電能，制動(dòng)電路工作。 (6)使用方便制動(dòng)電路中的 IGBT 導(dǎo) UM采用陶瓷絕緣結(jié)構(gòu)，直接安裝在散熱板上；直流輸入 (P、 N)、制動(dòng)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(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程控制，選用 MAX232 作為系統(tǒng)的串行通訊接口，MAX232 內(nèi)部有兩個(gè)完全相同的電平轉(zhuǎn)換電路，可以把 8031 串行口輸出的 TTL電平轉(zhuǎn)換為 RS－ 232 標(biāo)準(zhǔn)電平，把其它微機(jī)送來(lái)的 RS－ 232 標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換成 TTL電平給 8031，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與其它微機(jī)間的通訊。 泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 14 MAX232 簡(jiǎn)介： 使 MAX232芯片是美信公司專(zhuān)門(mén)為電腦的 RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,用 +5v 單電源供電。 圖 19 MAX232 芯片 結(jié)構(gòu) 引腳介紹： 第一部分是電荷泵電路 :由 6腳和 4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生 +12v 和 12v 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道 :由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個(gè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diǎn)： 符合所有的 RS232C 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 。 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(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V 電壓V+、 V。 功耗低，典型供電電流 5mA。 內(nèi)部集成 2個(gè) RS232C 驅(qū)動(dòng)器 。 內(nèi)部集成兩個(gè) RS232C 接收器 。 泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 15 第七節(jié) 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路主要用來(lái)提供采樣與控制周期、速度計(jì)算時(shí)所需要的時(shí)間以及日歷。文中選用時(shí)鐘電路 DS12887。 DS12887 內(nèi)部有 114 字節(jié)的用戶非易失性 RAM，可用來(lái)存入 需長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)。 采用 DS12887 芯片設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路無(wú)需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機(jī)接口。 DS12887 芯片具有微功耗，外圍接口簡(jiǎn)單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛 用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中。采用 DS12887 芯片設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路無(wú)需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機(jī)接口。 DS12887 芯片具有微功耗，外圍接口簡(jiǎn)單，精度高，工作穩(wěn)定 可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中 。 DS12887 主要功能簡(jiǎn)介 （ 1）內(nèi)含一個(gè)鋰電池，斷電后運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。 （ 2）計(jì)秒，分，時(shí)，天，星期，日，月，年，并有閏年補(bǔ)嘗功能。 （ 3）二進(jìn)制數(shù)碼或 BCD 碼表示時(shí)間，日歷和定鬧。 （ 4） 12 小時(shí)或 24 小時(shí)制， 12小時(shí)時(shí)鐘模式帶有 PM 和 AM指示，有夏令時(shí)功能。 （ 5） Motorola 和 Intel 總線時(shí)序選擇。 （ 6）有 128 個(gè)字節(jié) RAM 單元與軟件接口，其中 14個(gè)字節(jié)作為時(shí)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(hù)功能。 （ 7）可編程方波信號(hào)輸出。 （ 8）中斷信號(hào)輸出（ IRQ）和總線兼容，定鬧中斷，周期性中斷、時(shí)鐘更新周期結(jié)束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進(jìn)行測(cè)試。 原理及引腳說(shuō)明 DS12887 內(nèi)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(shí)鐘和控制單元， 114 字節(jié)用戶非易失 RAM，十進(jìn)制 /二進(jìn)制累加器，總線接口電路，電源開(kāi)關(guān)寫(xiě)保護(hù)單元和內(nèi)部鋰電池等部分組成。 DS12887 引腳分配： Vcc：直流電源 +5V 電壓。當(dāng) 5V 電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，數(shù)據(jù)可讀寫(xiě)；當(dāng) Vcc低于 ,讀寫(xiě) 被禁止，計(jì)時(shí)功能仍繼續(xù)；當(dāng) Vcc 下降到 3V以下時(shí)， RAM 和計(jì)時(shí)器供電被切換到內(nèi)部鋰電池。 泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 16 MOT （