【導讀】觸網的直流電逆變成交流電供給空壓機等設備使用。該電源系統(tǒng)直接利用SPWM變頻控制技術，將機車接觸網的。設計的主電路采用IGBT作為主控器件，其驅動電路采用高速型EXB840. 驅動模塊，并由AT89C51單片機和集成電路SA8282配合生成SPWM三相正弦波，作為系統(tǒng)的控制電路。此電源的設計，極大地方便了生產和應用，具有極其良好的經。濟效益和社會效益。中、小功率的應用場合。指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注。和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發(fā)表或公布過的研究成果，了明確的說明并表示了謝意。在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績热?。對本文的研究做出重。要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本。聲明的法律后果由本人承擔。本人授權大學可以將本學位論文的全部。制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。特種逆變電源的現(xiàn)狀及發(fā)展前景-------------------------------------------------1-. 逆變電源的設計思路----------------------------------------------------------------4-

　　

【正文】 ③ 工作頻率范圍寬、精度高 SA8282 的三角載波頻率可調 ， 當時鐘頻率為 12. 5MHz 時 ， 載波頻率最高可達 24kHz， 輸出調制頻率最高可達 4kHz ， 輸出頻率的分辨率為 12 位。 (2) SA8282 工作原理 SA8282的工作原理 如圖 49所示，它 主要包括初始化命令和控制命令寄存部分、從 ROM中讀取及產生 PWM調制波形部分以及三相輸出控制電路等三個功能部分。 相 位 和控 制 邏輯脈寬延時取消脈寬延時R 0R 4R 1R 2R 3總 線 控 制時 鐘 驅 動數(shù) 據(jù) / 地 址總 線2 4 位 初 始 化寄 存 器2 4 位 控 制寄 存 器波 形 R O M地 址 發(fā) 生 器關 閉 鎖 定P W M AP W M BS E TC L O C K / W RR DA L E/ C SA D 0 A D 7R S T/ T R I P 圖 49 SA8282內部原理結構框圖 ① 命令寄存部分 該部分由總線控制、地址 / 數(shù)據(jù)總線、暫存器 R0～ R虛擬寄存器 R3～ R4 及 24 位初始化寄存器和 24 位控制寄存器構成。該部分在工作時 ， 應首先進行初始化 (從微處理器向初始化寄存器和控制寄存器輸入控制字 ， 進行系統(tǒng)參數(shù)設置 ) ， 然后由微處理器向兩個 24 位寄存器輸入命令字 ， 這兩個寄存器分別被稱 28 為初始化寄存器和控制寄存器。由于總線的數(shù)據(jù)寬度被限制在 8 位字長 ， 因此要想把數(shù)據(jù)送到一個 24 位寄存器 ， 應先分三次分別送到三個 暫存寄存器 R0、 RR2 中。而數(shù)據(jù)由暫存寄存器 R0、 R R2 送到初始化寄存器或控制寄存器是通過虛擬寄存器 R R4 的送數(shù)寫指令來實現(xiàn)的 ， R R4 實際上不存在 ， 它們只在指令中出現(xiàn)。往 R3 送數(shù)的寫指令用于將數(shù)據(jù)從 R0、 R R2 傳送到控制寄存器 ， 而往 R4 送數(shù)的寫指令則可將數(shù)據(jù)從 R0、 R R2 傳送到初始化寄存器。 ② 讀取及產生 PWM調制波形部分 該部分由地址發(fā)生器、波形 ROM及相位和控制邏輯構成。由于調制波形關于 90176。、 180176。、 270176。對稱 ， 所以波形 ROM中僅保存了 0～ 90176。的波形瞬時值。工作時 ， SA8282 可根據(jù)地址發(fā)生器的信號直接從波形 ROM中讀取波形數(shù)據(jù) ， 然后通過相位控制邏輯將其組成 0～ 360176。的完整波形和三相波形 ， 而不需要處理器進行處理。 ③ 三相輸出控制電路 SA8282 中的每相輸出控制電路均由脈沖取消和脈沖延時電路構成。脈沖取消電路用于去掉脈沖寬度小于取消時間的脈沖 ， 以保證最小輸出脈沖寬度大于器件的開關周期。延時電路可保證死區(qū)間隔 ， 其作用是在改變任一相中兩個開關器件的狀態(tài)時提供一個較短的延遲時間 ， 以使這段時間里的兩個開關都處于關狀態(tài) ， 從而防止在轉換瞬間橋臂開關元件出現(xiàn)共通 (兩個開關在狀態(tài)轉換期間造成直通短路 ) 現(xiàn)象 [9]。 控制電路軟件設計 軟件程序設計是整個逆變器控制的核心 ， 它決定著逆變器的輸出特性 ,如電壓、頻率范圍、穩(wěn)定度、諧波含量、保護功能和可靠性等。圖 410為本系統(tǒng)的主程序流程框圖。 29 圖 410 主程序流程圖 在軟件的主程序中 ， SA8282 初始化命令和控制命令的參數(shù)計算及設置主要用來確定頻率調節(jié)范圍、死區(qū)時間、輸出電壓幅值和中心頻率等。 主程序的主要作用是初始化單片機的工作方式，并讀入逆變電源輸出頻率給定編碼，當給定頻率發(fā)生變化時，其編碼值會隨之變化，此時置頻率變化標志。 (1) 初始化暫存器編程 初始化暫存器中的數(shù)據(jù)先被分別裝入三個 8位暫存器 R0～ R2中，當所有初始數(shù)據(jù)裝入這三個 8位暫存器之后，只要給虛擬寄存器 R4送入指令，則數(shù)據(jù)便從R0～ R2中送到 24位初始化寄存器。 暫存器 R1數(shù)據(jù)格式如 圖 411所示： 是 是 否 否 主程序開始 單片機初始化 SA8282 初始化參數(shù) SA8282 控制參數(shù) 采 樣 U? 380？ 過壓、過流？ 結 束 中斷保護 PI 調節(jié) 30 FRS2 FRS1 FRS0 CFS2 CFS1 CFS0 圖 411 暫存器 R1數(shù)據(jù)格式 其中， FRS2～ FRS0為頻率范圍， FRS0為最低位， FRS2為最高位；而 CFS2～CFS0為選擇載波頻率， CFS0為最低位， CFS2為最高位，為任意值。 ① 載波頻率的選擇 載波頻率是外部應用的時鐘頻率和分頻系數(shù) n 函數(shù)， R1中寫入數(shù)據(jù)的最低三位 CFS2～ CFS0在初始化程序中設定數(shù)值的選擇見表 45。 表 45 n=CFS對照表 CFS 101 100 011 010 001 000 n 32 16 8 4 2 1 分辨系數(shù) n由下式計算： caf = clf /512n。 （ 41） 式中 caf =時鐘頻率， clf =載波頻率； ② 電源頻率范圍選擇 電源頻率范圍的選擇定義了最高工作頻率，該工作頻率由控制寄存器中的 12位工作頻率選擇字來 設定，但不能超過 R1的高 3位 FRS2 ～ FRS0范圍。 工作頻率范圍是由載波頻率 caf 和乘積因子 m的函數(shù)，表 4－ 6給出了 n的取值與 FRS2 ～ FRS0的對應關系，表中 m為與二進制數(shù) FRS所對應的十進制數(shù)。 表 46 m=CFS對照表 FRS 110 101 100 011 010 001 000 m 64 32 16 8 4 2 1 可以由下式計算出最高的調制頻率 ： raf =( caf /384)m。 （ 42） raf — 調制頻率范圍； 暫存器 R2數(shù)據(jù)格式 如圖 412所示： PDY5 PDY4 PDY3 PDY2 PDY1 PDY0 31 圖 412 暫存器 R2數(shù)據(jù)格式 其中，兩位為無效位，可為任意值，而 PDY5～ PDY0是脈沖延時時間的選擇字， 且 PDY5為最高位， PDY0為最低位。 ③ 脈沖延時時間 脈沖延時時間影響所有 6路 PWM脈沖輸出，且對每路輸出脈沖上升及下降沿延遲相等的時間。 脈沖延時時間是載波頻率和 pdy的函數(shù)，決定于 6位脈沖延遲時間選擇字(PDY)， pdy的選擇可由表 47得出： 表 47 pdy— PDY對照表 PDY 111111 111110 …… 000000 pdy 1 2 …… 64 脈沖延時時間可由下式計算： pdyT =pdy/ caf 512。 （ 43） 暫存器 R0數(shù)據(jù)格式如圖 413所示： CR PDT6 PDT5 PDT4 PDT3 PDT2 PDT1 PDT0 圖 413 暫存器 R0數(shù)據(jù)格式 其中， CR位為計數(shù)器復位位， PDT6～ PDT0是脈沖刪除時間的選擇字，且PDT6為最高位， PDT0為最低位。 ④ 脈沖刪除時間 真正的 PWM脈沖是通過脈沖刪除電路刪除過短 的脈沖而得。脈沖刪除電路把實際的 PWM 脈沖寬度和初始寄存器中設置的脈沖寬度作比較，當其寬度小于該脈沖時，刪除該脈沖。 脈沖刪除時間 pdT 是由載波頻率 caf 和 pd的函數(shù)，決定于 7位脈沖刪除時間選擇字 (PDT)， pd的選擇可由表 48得出： 表 48 pdt— PDT對照表 PDY 111111 111110 …… 000000 pdy 1 2 …… 128 脈沖刪除時間可由下式計算： 32 pdT =pdt/ caf 512。 （ 44） (1) 控制寄存器 編程 控制寄存器只有再初始化寄存器包含了 SA8282基本的工作參數(shù)之后才可以進行編程。 像初始化寄存器一樣，控制寄存器的數(shù)據(jù)被裝入 3個 8位暫存器 R0～ R2。當所有的數(shù)據(jù)裝入這 3個寄存器之后，通過虛擬寄存器 R3送入 24位的控制寄存器。所有 3個暫存器的修改必須在送入 R3之前，以確保數(shù)據(jù)傳送到控制器執(zhí)行。 暫存器 R0數(shù)據(jù)格式如圖 414所示： PFS7 PFS6 PFS5 PFS4 PFS3 PFS2 PFS1 PFS0 圖 414 暫存器 R0數(shù)據(jù)格式 其中， PFS7～ PFS0是電源頻率選擇字， PFS0為最低位。 暫存器 R1數(shù)據(jù)格式如圖 415所示： F/R OM INH PFS11 PFS10 PFS9 PFS8 圖 415 暫存器 R1數(shù)據(jù) 格式 其中， F/R為正轉 /反轉： 0=正轉， 1=反轉， OM為過調制位： 0=禁止， 1=允許， INH為禁止輸出位： 0=禁止輸出， 1=允許輸出， PFS11～ PFS8是電源頻率選擇字的 8～ 11位， PFS11為最高位，為任意值。 ① 電源頻率選擇 電源頻率從初始化寄存器中已定義的電源頻率選擇范圍中的 12位電源頻率選擇字 PFS中選擇，它將電源頻率等分為 4096步，由于電源頻率選擇字 PFS由 2個暫存器 R0和 R1限制，因此當改變電源頻率時，必須在寫入 R3之前修改這 2個寄存器的參數(shù)。電源頻率由下式計算 ： POWERf =（ RANGf /4096） pfs ； （ 45） pfs 為十二位 PFS字， POWERf 為初始化寄存器中定義的電源頻率選擇范圍。 ② 輸出禁止選擇 當寄存器 R1中的 INH位為 0時，則 SA8282輸出全為低電平，不會影響內部器 33 件的工作狀態(tài)，當 INH位由 0變?yōu)?1時，可瞬時獲得 PWM脈沖，應該注意的是SA8282的內部結構決定了輸出禁止位于脈沖刪除和脈沖延時之后，因此開始產生的脈沖要比正常最小脈沖的寬度要短。 ③ 過調制選擇 OM是過調制選擇位，事實上，位與第九位（最高位）的振幅字控制著波形的 100%～ 200%的輸出。振幅控制百分比由一下式給出 ： 過調制振幅 = POWERA + 100%； （ 46） POWERA 為電源振幅 ； ④ 正轉 /反轉選擇 三相 PWM脈沖輸出波形的相序由正轉 /反轉選擇位（ F/R） 控制，事實上， 當F/R從正相序“ 0”變?yōu)榉聪嘈颉?1”時， SA8282內部電源頻率相位計數(shù)器便從增加相位角到減少相位角， 所需輸出波形都在隨著時間的推移不斷向前 /反向變化 。 暫存器 R2數(shù)據(jù)格式如圖 416所示： AMP7 AMP6 AMP5 AMP4 AMP3 AMP2 AMP1 AMP0 圖 416 暫存器 R2數(shù)據(jù)格式 其中， AMP7～ AMP0為振幅選擇字， AMP7為最高位， AMP0為最低位。 電源波形振幅決定于存儲在 ROM中 8位振幅選擇字 AMP的樣例波形的振幅。振幅控制百分比由下式給出 ： 電源振幅 POWERA =(A/255) 100%。 （ 47） A=APM的十進制值。 本系統(tǒng)使用主時鐘頻率 （ ），這 個時鐘頻率允許最高的載波頻率 24KHZ和最大的電源頻率 4KHZ。 (1) 初始化寄存器程序設計 電源頻率范圍最大達 250HZ，則需要載波頻率為 6KHZ，脈沖刪除時間 10ms和延遲時間 5ms。 ① 設置載波頻率 由式： nkfC A R R ?? 512/ （ 48） 34 41065 2 1/??????? C A R Rfn 知寄存器 R1中的 3位 CFS為 010. ② 設置電源 頻率范圍 由式： 3 8 4/mff C A R RR A N G ?? （ 49） 16106/384250/384 3 ??????? C A R RR A N G ffm 知寄存器 R1中的 3位 FRS為 100. ③ 設置脈沖延時時間 由式： 512/ ?? C A R Rpdy fpdyt （ 410） 36 ?????????? ?C A R Rpdy ftpdy 我們取 pdy=16，則脈沖延時時間為 ， 知寄存器 R