【導(dǎo)讀】傳動和直流傳動兩大類。高電壓、最高轉(zhuǎn)速和經(jīng)濟性能等要重要指標都受到了限制。在惡劣的環(huán)境下工作。故交流傳動無論在應(yīng)用范圍還是在數(shù)量上，裝機容量上都占有重。要而特殊的位置。但在要求調(diào)速傳動的領(lǐng)域中，過云的技術(shù)手段并沒有顯示出交流電機。的應(yīng)用，為交流傳動系統(tǒng)的進一步發(fā)展提供了有利的條件。而在高速、高壓、大功率、惡劣環(huán)境等方面，更為直流傳。用，這表明電氣交流傳動的新時代已經(jīng)到來。電機拖支，電力電子變流技術(shù)，數(shù)字及模擬電路等。通過對本課題的設(shè)計，可以使所。用SLE4520單片機控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)。寬寬度值Tw，SLE4520的輸出端6個腳與IPM相對應(yīng)腳相連。自動報警，產(chǎn)生中斷，封鎖SLE4520信號，電機停轉(zhuǎn)。SLE4520是全數(shù)字化的三相SPWM波生成集成電路。因此，適用于IGBT逆變器或其它中頻電源逆變器。變頻調(diào)速是采用可變電壓可變頻率電源裝置，如逆變器和交－交變頻器，變頻調(diào)速可以充分發(fā)揮感應(yīng)電機的優(yōu)點，即適應(yīng)性強，堅固耐用，維護方便，價格低廉。

　　

【正文】 2 章的特性術(shù)語 ). 根據(jù)該 4 項 ,主電源電壓范圍如下 : 主電源電壓變動范圍 :600V系列 400V以下 . 1200V 系列 800V以下。 制動動作電壓 : 600V 系列 400V 以下 1200V系列 800V以下。 變頻器主電源保護動作電壓 400V 以下 ,包括保護動作延遲時間內(nèi)的上升應(yīng)在 450V 以內(nèi) .(1200V系列分別為 800V,900V 以下 )。 開關(guān)時最大浪涌電壓 :600V 系 列 500V(VDC(surge))以下 . 1200V 系列 1000V 以下 . 但是 ,根據(jù)上述各值的范圍 ,要使浪涌電壓在規(guī)定的值內(nèi) ,應(yīng)在最靠近 PN 端子處安裝緩沖器。 由于開關(guān)時的 di/dt,在 IPM 內(nèi)部布線的電感上會產(chǎn)生浪涌電壓 ,為將最大浪涌電壓抑制到 600V(=VCES)以下 要對電路 ,結(jié)構(gòu) ,元件等進行仔細地設(shè)計。 外部干擾 雖然 IPM內(nèi)部已對外部噪聲采取了相應(yīng)的措施 ,由于噪聲的種類 ,強度不同 ,也不可能完全不發(fā)生誤動作或損壞的情況 ,因此 ,對加于 IPM 的噪聲 ,也要采取足夠的措施。 來自裝置外的噪聲 對 AC進線加噪聲濾波器 ,加裝絕緣接地 . 在每相的輸入信號與地 (GND)間加 1000pF的吸收電容 . 裝置內(nèi)部的噪聲 整流器外 :與上述相同 . 整流器內(nèi) :PN主端子間加浪涌吸收器 .(在一個整流變換器上接多個逆變器的場合 ). 2． 控制電源Ｖ cc 對 Vcc已加有欠壓保護功能，但還應(yīng)按以下所述的電壓范圍使用。 0V以下 (添加反向電壓 ) 控制電路將損壞，絕對不要加反壓。 0V~VUV+VH， VUV~0V 雖然控制電路不會損壞，但也不工作。 在此范圍內(nèi)，由于 IGBT 的門極的 OFF 偏置不足，主電源上電時的 dv/dt 可能使 IGBT 誤導(dǎo)通，主電源上 電時， Vcc應(yīng)在 以上。 VUV+VH~~VUV 控制電路能正常工作，但由于驅(qū)動電壓不足使損耗增大，另外，由于保護特性的偏移，保護不充分，可能導(dǎo)致破壞。注意不要在此電壓范圍內(nèi)的 工作。 ２９ IPM正常工作范圍。建議在 15V左右工作為宜。 控制電路能工作，但是， IGBT， FWD 由于驅(qū)動電壓太高，使保護特性偏移，因負載的原因，可能造成損壞，請注 意不要在此范圍內(nèi)使用。 20V以上 可能損壞控制電路，務(wù)必不要加此高的電壓。 電壓紋波 如上 ， ~ 是 Vcc 包含紋波的電壓范圍。 Vcc的變動，使驅(qū)動電壓出現(xiàn)過高或不足，有可能使 UV， OC等的保護不象預(yù)期的那樣動作。 制作控制電源時，應(yīng)盡量降低紋波電壓，另外，還要使電源的附加噪聲降到最小。 電源上電順序 如上 所述，應(yīng)在 Vcc 為 ~ 后添加主電源，如在此前加上主電源，最壞的場合，保護特性還未充分作用前， IPM 已先損壞。 電源上電，停電時的報警 控制電源上電時，低于 VUV+VH 時報警輸出。達到 VUV+VH 以上時報警復(fù)位，但如果輸入信號為 ON，則報警不復(fù)位，控制電路的設(shè)計應(yīng)考慮到這一情況。 當電源停電時，也有報警輸出，同樣應(yīng)考慮類似問題。 1 保護動作 的共同點 1) 保護的范圍 IPM 內(nèi)置的保護功能僅針對非重復(fù)性的異?，F(xiàn)象的保護。請不要施加超過最大額定的長期應(yīng)力。 2) 對應(yīng)報警輸出的處理 當有報警信號輸出時，應(yīng)馬上停止 IPM 的輸入信號，關(guān)閉機器。由于 IPM 的保護動作能自動復(fù)位，僅靠 IPM 的保護動作是不能保護 IPM 和機器的，應(yīng)在排除故障后再啟動。 負載異常 OC動作例子及注意事項 1) 過負載 因馬達的負載異常等引起 IPM輸出電流上升時 OC保護動作，經(jīng) tDOC后 IGBT 軟關(guān)斷，如為下臂側(cè)則輸出報警。 2) 負載短路 當馬達短路或 IPM 輸出短路時，由 SC 保護動作，限制 Ic峰值，不會有過大的電流流過，經(jīng) tDOC 后如短路依舊，則 IGBT 軟關(guān)斷，如為下臂側(cè)，則報警輸出。 3) 負載短路啟動 OC 動作大約有 10μ S 的延遲，當輸入信號的 ON 脈寬小于 10μ S時， OC 不動作，因此，在短路狀態(tài)下啟動時，輸入信號脈寬長時間 (數(shù)十 ms)處于 10μ S以下時，則發(fā)生連續(xù)短路， ３０ 將使 IGBT 管芯溫度急劇上升，管殼因溫升的遲緩達不到 TcOH，但管芯溫度如超過 TjMAX，TjOH 將動作，可防止過熱損壞。 但是， TjOH 保護動作也有 1ms 的延遲，如管芯溫度急劇上升，由于保護的延遲可能導(dǎo)致?lián)p壞。 啟動時，如輸入信號 ON脈寬超過 10μ S，短路電流將被檢出， OC保護動作，報警輸出可檢測到異常情況。 4) 上下臂短路 當上下臂同時輸入 ON 信號時，上下臂的 IGBT 將同時導(dǎo)通，致使上下臂發(fā)生短路，此類場合， IC峰 值電流將立即被抑制，經(jīng) tDOC后 IGBT 被軟關(guān)斷，報警信號輸出。 5) 對地短路 當馬達的絕緣異常等發(fā)生對地短路，當下臂有過大的電流通過時 IGBT 軟關(guān)斷，報警信號輸出。 但過大的電流通過上臂時， IGBT 軟關(guān)斷，無報警輸出。 IGBT 自行關(guān)斷約 2ms，如輸入信號還未停止，則在 2ms 后保護狀態(tài)復(fù)位。 一般來說， AC 輸入相位 10ms后反相，短路電流將在下臂流動，此時將有報警信號輸出。 有關(guān)上臂側(cè)的報警 上臂側(cè)異常不產(chǎn)生報警輸出。包含制動單元在內(nèi)的全部 IGBT，對 OC， SC， UV的保護動作有 2ms 的閉鎖期間。下臂側(cè)公用一個報警輸出，而上臂側(cè)則無報警輸出。因此，上臂側(cè)僅有保護動作而無報警輸出。但是，在 2ms 的閉鎖期間，該相電流缺相，隨后向其下一相移相，過電流將流過下臂側(cè)， OC保護動作，報警信號輸出。 FWD 的過電流 OC， SC 保護功能是以檢測到的 IGBT集極電流而動作的，但并不檢測 FWD 的陽極電流，因而對 FWD的 異常電流沒法保護。 管殼溫度保護（ TcOH）之溫度檢測點 管殼溫度保護之溫 度檢測點是焊接于裝有功率元件的陶瓷基板上，位于下臂 X 相 IGBT的近旁基板的端部， TcOH 對基板整體溫升起保護作用，但若某一主功率元件集中發(fā)熱，則由 之管芯溫度保護 TjOH保護動作。 當 1~2 個 IGBT 的電流集中過流時，管芯溫度急劇上升，但管殼溫度沒能達到保護值TcOH 。此時，由 IGBT 管 芯內(nèi)置的溫度傳感器起作用，可保護 IGBT 免受損壞。 包括制動單元的 IGBT都有管芯溫度保 護。 (五 )，穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓電源的輸出電壓不受負載變化和電網(wǎng)電壓波動等的影響而保持恒定不變，因此，穩(wěn)壓電源是自動控制技術(shù)中不可缺少的設(shè)備。 電源部分是所有器件動力的核心，電源質(zhì)量的好壞，將直接影響 各器件的正常工 ３１ 作。 在本設(shè)計中，采用＋ 5V及＋ 15V穩(wěn)壓電源驅(qū)動各芯片。穩(wěn)壓電源如圖 5－ 11所示。 T1D1D2D3D4C13300uC20 . 1 u7805C4470uC50 . 6 8 u+ 5 v~ 2 2 0 V++ T1T R A N S 1D1D2D3D43300u0 . 1 u1000u0 . 1 u7815123+ 1 5 vF1F U S E 1~ 2 2 0 V 集成穩(wěn)壓具有體積小，精度高，使用方便，多功能保護，輸出電流可擴展的特點，其輸出電壓固定，外圍電路簡單。 其中整流二極管可采用 ZCZ54B 型，其最高反向峰值電壓為 50V，額定正向電流為，正向壓降為≤ 。 ３２ 控制回路的設(shè)計 一． 系統(tǒng)控制回路的方框圖 設(shè)計方案中已經(jīng)確定利用 SLE4520大規(guī)模集成電路產(chǎn)生三相 SPWM波形，進 而控制大功率晶體管，達到調(diào)速目的。如圖所示。 顯示撥碼盤給定系統(tǒng)光電耦合控制回路方框圖 1． 系統(tǒng)控制回路工作原理圖的說明。 當系統(tǒng)合上電源開關(guān)后，在撥碼盤上給定一定轉(zhuǎn)速，單片機經(jīng)過掃描采樣，讀取給定轉(zhuǎn)速，并換算為與之相對應(yīng)的 F，經(jīng)查表計算求得脈沖周期 T及脈沖寬度。脈沖周期經(jīng)處理送入 T0作定時初值，脈沖寬度先存入片外 RAM中，當把 U， V， W相的脈沖寬度都算好存入 RAM后， F開始計時，之后單 片機開始處理顯示部分，把實際測得的轉(zhuǎn)速送到 LED上顯示。 T0計數(shù)到后才開始中斷， 8031給 T0重新置初值，并逐相把脈沖寬度送入 SLE4520的減法計數(shù)器中，然后開放 SLE4520中， SLE4520里面的計數(shù)器開始計數(shù)，單片機重新去采樣給定轉(zhuǎn)速，如給定轉(zhuǎn)速沒有變化，則重新開始計算，又開始重復(fù)前面的過程。如此循環(huán)工作下去，當電路發(fā)生過流，過壓等現(xiàn)象時，由檢測電路向 8031發(fā)出信號，同時向 SLE4520的 INGIBIT引腳發(fā)出封鎖信號封鎖 SLE4520，以防止逆變器過載、短路等故障。 由于 變流調(diào)速系統(tǒng)的閉環(huán)控制較困難，但是在本設(shè)計中對轉(zhuǎn)速的精度要求并不是很高，采用開環(huán)控制就可達到控制要求，故本設(shè)計采用的是開環(huán)控制，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低，而且系統(tǒng)穩(wěn)定性好。 ３３ 二． SLE4520的介紹 SLE4520是一種三相 PWM集成電路，它是一種應(yīng)用 ACMOS技術(shù)制作的低功耗高頻大規(guī)模集成電路，是一種可編程器件。它能把三個 8位數(shù)字量同時轉(zhuǎn)換成三路相應(yīng)脈寬的矩形波信號，與 8位或 1位微機聯(lián)合使用，可產(chǎn)生三相逆變器所需的六路控制信號，輸出的 SPWM波的開關(guān)頻率可達 20KHZ，基波頻率可達 2600HZ，因此，適用于 IGBT逆變器或其他中頻電源逆變順。 SLE4520 為雙列直插式 28 腳芯片，如圖所示。它有 13 個輸入端、 5 個控制端、 8個輸出端、 2個電源端。分別說明如下 UDD1P74P65P56P47P38P29P110P011WR24A L E25S Y N C27I N H I B I T19C L K O U T28S T A T U S20R E S23P H 3 / 212P H 3 / 113P H 2 / 214P H 2 / 116P H 1 / 217P H 1 / 118X T A L 12X T A L 23CS26c l e a r s t a t u s21S E T S T A T U S22U s s15S L E 4 5 2 0 1． 13個輸入端。 1). XTAL1（ 2 腳）、 XTAL2（ 3 腳），為外接晶振輸入端，可外接 12MHZ 晶，為SLE4520內(nèi)部各單元電路提供一個外接參考時鐘。 2). P7～ P0（ 4腳～ 11腳），為 8位數(shù)據(jù)輸入端，與 8位 CPU的數(shù)據(jù)總線相接。其功能是將微機輸出的命令或數(shù)據(jù)送入 SLE4520 3). WR非（ 24腳），為來自微機的地址鎖存允許脈沖信號輸入端，與微 機的 ALE相連。它與來自微機的 WR非信號一起對 SLE4520內(nèi)部的 3個 8位數(shù)據(jù)寄存器、2個 4位控制寄存器，根據(jù)程序中設(shè)定的地址信號進行選擇。 4). SYNC（ 27腳），為來自微機的觸發(fā)脈沖信號輸入端，與微機的輸出端相連。該端輸入信號控制 3個可預(yù)置 8位減法計數(shù)器是否開始進行遞減運算。 2． 5個控制端 1). CLEAR STATUS（ 21腳）及 SET STATUS（ 22腳），為通斷狀態(tài)觸發(fā)器的兩個輸入端，即清零端與置位端?？山颖Ｗo電路的輸出或接微機的輸出。清零端有效則開通 SLE4520 的 SPWM 信號輸出端；置位 端有效則關(guān)斷 SPWM 信號LWBMUMD 。 ３４ 2). RES（ 23腳），為 SLE4520的復(fù)位端，可與微機位電路的輸出相連。該端為高電平時，使 SLE4520內(nèi)部各狀態(tài)鎖存器、計數(shù)器等復(fù)位，保證開機時從相同狀態(tài)開始工作。 3). CS（ 26 腳），為 SLE4520 的片選 信號輸入端，可與微機系統(tǒng)的譯碼電路輸出端相連。該端為高電平時。 SLE450芯片被選通工作；為低電平時，該芯片不工作。 4). INHIBIT（ 19 腳），為脈沖封鎖端，接保護電路的輸出。該端為高電平時SLE4520的輸出全被封鎖，可用作逆器各種故障 保護的封鎖脈沖端。 3． 8個輸出端 1). PH1/1（ 18 腳）、 PH1/2（ 17 腳）， PH2/1（ 16 腳）、 PH2/2（ 14 腳）， PH3/1（ 13腳）、 PH3/2（ 12腳），為別為逆變器 U、 V、 W三相上、下橋臂開關(guān)器件的控制信號輸出端，接三相逆變器驅(qū)動電路的輸入端，提供驅(qū)動三相逆變器的SPWM信號。 2). STATUS（ 2