【正文】 脈沖取消時間計數(shù)器置“0”等。一經(jīng)設置好，運行中不允許改變。24位控制寄存器，用來調(diào)整改變調(diào)制波頻率，幅值，輸出關閉，過調(diào)制選擇，數(shù)據(jù)先存入三個8位暫存寄存器R0，R1，R2中，然后通過R3和R4分別傳送給24位初始化寄存器和24位控制寄存器。初始化或調(diào)整時，端要置0。SA8282由外配的微處理器通過復用MOTEL總線控制，并與外配的微處理器接口。在電路啟動運行后,當AS/ALE端從低電平變?yōu)楦唠姇r，內(nèi)部檢測電路鎖存DS/的狀態(tài)，若檢測結果為高電平則自動進入英特爾模式，若檢測結果為低電平，則選擇摩托羅拉模式工作，總線連接和定時信息相對所用微處理器而言，這個過程在每次AS/ALE變?yōu)楦唠娖綍r要進行，實際中模式選擇由系統(tǒng)自動設定。AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8KB的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和2568位的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），3個16位定時/計數(shù)器、6個中斷源、低功耗空閑和掉電方式等特點。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，可以滿足系統(tǒng)要求。系統(tǒng)采用5V電源電壓，外接12M晶振。89C51單片機有40條引腳，共分為端口線、控制線、電源線3類。其中端口線分為4組，即P0，P1，P2，P3，系統(tǒng)中僅用P0口和P1口進行數(shù)據(jù)交換，P0口主要用于ADC0809之間進行數(shù)據(jù)交換，構成電壓反饋。P1口主要用于給SA8282傳輸初始化數(shù)據(jù)并根據(jù)運算的結果調(diào)整SA8282的輸出。(T0)與SA8282的引腳21（WSS）構成頻率反饋。89C51與SA8282的連接如圖45所示。圖46 系統(tǒng)控制電路 驅(qū)動電路的設計隨著有些電氣設備對三相逆變器輸出性能要求的提高及逆變器本身的原因，把逆變單元IGBT的驅(qū)動與保護和主電路電流的檢測分別由不同的電路來完成。這種驅(qū)動方式既提高了逆變器的性能，又提高了IGBT的工作效率，使IGBT更好地在安全工作區(qū)工作。這樣這類芯片有富士公司的EXB840。 EXB840功能介紹EXB840集成芯片是一種專用于IGBT的集驅(qū)動、保護等功能于一體的復合集成電路。廣泛用于逆變器和電機驅(qū)動用變頻器、伺服電機驅(qū)動、UPS、感應加熱和電焊設備等工業(yè)領域。具有以下的特點：1）不同的系列（標準系列可用于達到10kHz開關頻率工作的IGBT，高速系列可用于達到40kHz開關頻率工作的IGBT）。2）內(nèi)置的光耦可隔離高達2500V/min的電壓。3）單電源的供電電壓使其應用起來更為方便。4）內(nèi)置的過流保護功能使得IGBT能夠更加安全地工作。5）具有過流檢測輸出信號。6）單列直插式封裝使得其具有高密度的安裝方式圖47給出了EXB840的功能方框圖圖47 EXB840功能方框圖EXB840的使用特點：1）EXB840的驅(qū)動芯片是通過檢測IGBT在導通過程中的飽和壓降來實施對IGBT的過電流保護的。對于IGBT的過電流處理完全由驅(qū)動芯片自身完成，對于電機驅(qū)動用的三相逆變器實現(xiàn)無跳閘控制有較大的幫助。2）EXB840的驅(qū)動芯片對IGBT過電流保護的處理采用了軟關斷方式，因此主電路的比硬關斷時小了許多，這對IGBT的使用較為有利，是值得重視的一個優(yōu)點。3）EXB840驅(qū)動芯片內(nèi)集成了功率放大電路，這在一定程度上提高了驅(qū)動電路的抗干擾能力。4）EXB840的驅(qū)動芯片最大只能驅(qū)動1200V/300A的IGBT，并且它本身并不提倡外加功率放大電路，另外，該類芯片為單電源供電，IGBT的關斷負電壓信號是由芯片內(nèi)部產(chǎn)生的－5V信號，容易受到外部的干擾。 驅(qū)動電路的設計在電路的設計過程中，注意以下幾個方面的問題：1）IGBT柵射極驅(qū)動電路接線必須小于1m；2）IGBT柵射極驅(qū)動電路接線應為雙絞線；3）如想在IGBT集電極產(chǎn)生大的電壓尖脈沖，那么增加IGBT柵極串聯(lián)電阻（Rg）即可；4）應用電路中的電容C1和C2取值相同，對于EXB840來說，取值為33μF。該電容用來吸收由電源接線阻抗而引起的供電電壓變化。它不是電源濾波器電容。圖48 IGBT的驅(qū)動電路第5章 保護電路設計保護電路用于當電源出現(xiàn)異常情況時保護設備以及電源本身。當主回路中發(fā)生過載，過壓等異常狀況時，停止電路元件的工作。保護電路能有效的保護逆變器件和負載不被損壞。 過流保護回路設計 產(chǎn)生原因及危害過流保護不僅直接關系到IGBT器件本身的工作特性和運行安全，而且影響到整個系統(tǒng)的性能和安全。它包括短路和過流保護兩種，控制回路誤動作或誤配線等都會造成逆變器上、下橋臂直通等短路事故。短路電流流過逆變器的開關器件，會使元件燒壞，因此，必須在很短的時間內(nèi)（1~2）封鎖PWM驅(qū)動信號輸出，使逆變器停止工作，同時，還應使輸入側(cè)電源開關跳閘。短路電流的整定值一般為逆變器輸出額定電流的200%~300%，超過逆變器額定電流200%以上的電流應立即采取保護措施。當逆變器內(nèi)部發(fā)生短路時，電流變化非常大，因此必須快速檢測出過流信號。一般采用霍爾元件快速檢測電流，其檢測點可設置在中間直流母線、逆變器輸出電路或IGBT開關器件上。 過流保護電路過流保護電路原理如圖51所示，過流信號來自霍爾元件對逆變器三個橋臂上IGBT元件上電流的采樣（采樣時間為）。圖51 過流保護原理圖 工作原理當在某一橋臂上發(fā)生過流時，比較器LM319()輸出高電平，經(jīng)反向器CD4049()輸出低電平，指示燈LED3亮，顯示故障，經(jīng)與非門74HC30輸出高電平，關閉驅(qū)動電路，同時繼電器動作，斷電。中間繼電器的觸點可連接在電源側(cè)，使主電源掉閘關斷，切斷后面裝置和主電源的聯(lián)系，從而起到保護電路的目的。 泵升電壓保護回路設計在主回路中，直流電源電壓兩端并聯(lián)較大容量的電解電容器、它除了可以減小直流電源電壓的脈動外，還可以作儲能用。由于逆變器直流側(cè)采用三相不可控整流，交流電動機減速或停車時，存儲在電動機轉(zhuǎn)子和負載中的機械能不可能回饋給電網(wǎng)；因此，電流必須經(jīng)過逆變器中IGBT外部并聯(lián)的續(xù)流二極管反饋至中間直流電路，對電容充電，由于電容的容量有限，充電將使C、端電壓升高，形成所謂的“泵升電壓”。圖52 泵升電壓現(xiàn)象 過（欠）壓保護回路的設計 過壓保護電路 產(chǎn)生原因及危害1）電網(wǎng)輸入電壓長時間過高；2）減速過快，引起泵升電壓過高，當超過IGBT的安全工作電壓時就可能造成開關器件的損壞；3）我國電網(wǎng)電壓的線性度較差，在重負載時，線電壓通常小于380V，而在用電低谷期時，線電壓高達440V，如此大的電壓變化范圍，會導致直流回路過電壓，同樣會損壞IGBT。 過壓保護回路設計的過壓保護電氣原理圖如圖53圖53 過（欠）壓電路原理圖直流電壓保護信號取自主回路濾波電容器兩端，經(jīng)電容器分壓后獲得，為防止高壓信號進入控制電路，采用光電耦合電路，直流電壓保護動作限定在670V以上。 工作原理正常情況下，采樣電壓小于給定電壓，比較器輸出低電平，經(jīng)反向器CD4090輸出高電平，指示燈不亮。當故障發(fā)生時，采樣電壓經(jīng)與非門CD4090輸出低電平，過壓指示燈LED1亮，同時，過壓信號經(jīng)與非門74HC30輸出信號SET，送至鎖存器74HB66封鎖驅(qū)動脈沖輸出。 緩沖吸收回路設計緩沖吸收電路的設計很重要，因為設計的不合適，會使吸收電路有很大損耗。然而吸收電路的設計主要還是靠經(jīng)驗而不是理論計算，這是由于需要吸收電路區(qū)改善的波形主要是由電路中存在的寄生元件引起的。吸收電路應該在電路實際搭建好以后才設計，即從己確定的印制電路板、變壓器、功率開關管以及整流器的參數(shù)來構建吸收電路雛形，這樣寄生參數(shù)就能很接近實際情況。 緩沖電路通常IGBT的開關時間約為當IGBT由通態(tài)迅速關斷時，有很大的產(chǎn)生，在主回路的布線電感上引起較大的尖峰電壓，如圖54所示圖54 IGBT關斷時的動作波形這個尖峰電壓與直流電壓疊加后，加在關斷的IGBT的CE之間。如果峰值電壓很大，可能使疊加后的超出反向安全工作區(qū)，或者由于過大，而引起誤導通，兩者都有損于IGBT；為此，在IGBT上加入緩沖電路。本設計中采用的是沖放電型RCD緩沖電路，其電路圖如圖55所示。圖55 IGBT緩沖電路原理圖 緩沖電路參數(shù)選擇1）吸收電容吸收電容可采用下面公式計算式中，； （額定值）；；(交流220V電網(wǎng))或800V(交流380V電網(wǎng))。將上述數(shù)據(jù)代入公式，計算出電容；所以可以選擇的無感電容。2） 緩沖電阻緩沖電阻要求：IGBT關斷時，上積累電荷的90%能及時釋放掉。不宜過大，如太大，放電時間過長，電不能完全放掉；但太小，在器件導通時，放電電流過大、過快，可能危及器件的安全，也可能引起振蕩，IGBT導通時，電流增加。一般電流選擇下面公式緩沖電阻產(chǎn)生的功耗與阻值無關，可由下式確定：式中，系數(shù)10是電阻瓦特數(shù)的裕度系數(shù)，以防止溫度過高；是開關頻率。將數(shù)據(jù)代入上述公式，可選電阻為。3）緩沖二極管緩沖二極管過渡時，正向電壓降低，是關斷時尖峰電壓產(chǎn)生的主要原因之一；另外，緩沖二極管逆向恢復時間直接影響到緩沖吸收電路的開關損耗；因此，應選擇過渡電壓低、逆向恢復時間短、逆向恢復特性較軟的二極管。根據(jù)此要求，本設計中選擇的緩沖二極管型號為MUR8100 。 參考文獻[1] 劉風君. 正弦波逆變器[M]. 北京：科學出版社，2002[2] 曲學基等. 逆變技術與應用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，[3] 劉鳳君. 現(xiàn)代逆變技術及應用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，[4] 黃俊等. 電力電子技術[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2000[5] 徐德鴻. 開關電源設計指南[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002[6] 劉鳳君. 逆變器用整流電源[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，[7] 陳道煉. DCAC逆變技術及其應用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，[8] 楊旭等. 開關電源技術[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，[9] 周志敏. 開關電源實用技術設計與應用[M]. 北京：人民郵電出版社，2003[10] 曲學基等. 穩(wěn)定電源電路設計手冊[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，[11] 李愛文. 現(xiàn)代逆變技術及其應用[M]. 上海，科學出版社，2000[12] 劉賢興. 新型智能開關電源技術[M]. 北京，機械工來出版社，2003[13] 李愛文. 張承慧主編. 現(xiàn)代逆變技術及起應用[M]. 北京：科學出版社，2000[14] 李宏文. 自動化專業(yè)英語[M]. 北京，機械出版社，2000[15] Zhuang M，Atherton D P．Automatic Tuning of Optimum PID Controllers[J]．Proc IEE，Part D，1993（40）：216—24