【導(dǎo)讀】傳動(dòng)和直流傳動(dòng)兩大類(lèi)。高電壓、最高轉(zhuǎn)速和經(jīng)濟(jì)性能等要重要指標(biāo)都受到了限制。在惡劣的環(huán)境下工作。故交流傳動(dòng)無(wú)論在應(yīng)用范圍還是在數(shù)量上，裝機(jī)容量上都占有重。要而特殊的位置。但在要求調(diào)速傳動(dòng)的領(lǐng)域中，過(guò)云的技術(shù)手段并沒(méi)有顯示出交流電機(jī)。的應(yīng)用，為交流傳動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)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(dòng)的新時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。電機(jī)拖支，電力電子變流技術(shù)，數(shù)字及模擬電路等。通過(guò)對(duì)本課題的設(shè)計(jì)，可以使所。用SLE4520單片機(jī)控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)。寬寬度值Tw，SLE4520的輸出端6個(gè)腳與IPM相對(duì)應(yīng)腳相連。自動(dòng)報(bào)警，產(chǎn)生中斷，封鎖SLE4520信號(hào)，電機(jī)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(jī)的優(yōu)點(diǎn)，即適應(yīng)性強(qiáng)，堅(jiān)固耐用，維護(hù)方便，價(jià)格低廉。

　　

【正文】 2 章的特性術(shù)語(yǔ) ). 根據(jù)該 4 項(xiàng) ,主電源電壓范圍如下 : 主電源電壓變動(dòng)范圍 :600V系列 400V以下 . 1200V 系列 800V以下。 制動(dòng)動(dòng)作電壓 : 600V 系列 400V 以下 1200V系列 800V以下。 變頻器主電源保護(hù)動(dòng)作電壓 400V 以下 ,包括保護(hù)動(dòng)作延遲時(shí)間內(nèi)的上升應(yīng)在 450V 以?xún)?nèi) .(1200V系列分別為 800V,900V 以下 )。 開(kāi)關(guān)時(shí)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(kāi)關(guān)時(shí)的 di/dt,在 IPM 內(nèi)部布線的電感上會(huì)產(chǎn)生浪涌電壓 ,為將最大浪涌電壓抑制到 600V(=VCES)以下 要對(duì)電路 ,結(jié)構(gòu) ,元件等進(jìn)行仔細(xì)地設(shè)計(jì)。 外部干擾 雖然 IPM內(nèi)部已對(duì)外部噪聲采取了相應(yīng)的措施 ,由于噪聲的種類(lèi) ,強(qiáng)度不同 ,也不可能完全不發(fā)生誤動(dòng)作或損壞的情況 ,因此 ,對(duì)加于 IPM 的噪聲 ,也要采取足夠的措施。 來(lái)自裝置外的噪聲 對(duì) AC進(jìn)線加噪聲濾波器 ,加裝絕緣接地 . 在每相的輸入信號(hào)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(gè)整流變換器上接多個(gè)逆變器的場(chǎng)合 ). 2． 控制電源Ｖ cc 對(duì) Vcc已加有欠壓保護(hù)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(duì)不要加反壓。 0V~VUV+VH， VUV~0V 雖然控制電路不會(huì)損壞，但也不工作。 在此范圍內(nèi)，由于 IGBT 的門(mén)極的 OFF 偏置不足，主電源上電時(shí)的 dv/dt 可能使 IGBT 誤導(dǎo)通，主電源上 電時(shí)， Vcc應(yīng)在 以上。 VUV+VH~~VUV 控制電路能正常工作，但由于驅(qū)動(dòng)電壓不足使損耗增大，另外，由于保護(hù)特性的偏移，保護(hù)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(dòng)電壓太高，使保護(hù)特性偏移，因負(fù)載的原因，可能造成損壞，請(qǐng)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(dòng)，使驅(qū)動(dòng)電壓出現(xiàn)過(guò)高或不足，有可能使 UV， OC等的保護(hù)不象預(yù)期的那樣動(dòng)作。 制作控制電源時(shí)，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(chǎng)合，保護(hù)特性還未充分作用前， IPM 已先損壞。 電源上電，停電時(shí)的報(bào)警 控制電源上電時(shí)，低于 VUV+VH 時(shí)報(bào)警輸出。達(dá)到 VUV+VH 以上時(shí)報(bào)警復(fù)位，但如果輸入信號(hào)為 ON，則報(bào)警不復(fù)位，控制電路的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到這一情況。 當(dāng)電源停電時(shí)，也有報(bào)警輸出，同樣應(yīng)考慮類(lèi)似問(wèn)題。 1 保護(hù)動(dòng)作 的共同點(diǎn) 1) 保護(hù)的范圍 IPM 內(nèi)置的保護(hù)功能僅針對(duì)非重復(fù)性的異常現(xiàn)象的保護(hù)。請(qǐng)不要施加超過(guò)最大額定的長(zhǎng)期應(yīng)力。 2) 對(duì)應(yīng)報(bào)警輸出的處理 當(dāng)有報(bào)警信號(hào)輸出時(shí)，應(yīng)馬上停止 IPM 的輸入信號(hào)，關(guān)閉機(jī)器。由于 IPM 的保護(hù)動(dòng)作能自動(dòng)復(fù)位，僅靠 IPM 的保護(hù)動(dòng)作是不能保護(hù) IPM 和機(jī)器的，應(yīng)在排除故障后再啟動(dòng)。 負(fù)載異常 OC動(dòng)作例子及注意事項(xiàng) 1) 過(guò)負(fù)載 因馬達(dá)的負(fù)載異常等引起 IPM輸出電流上升時(shí) OC保護(hù)動(dòng)作，經(jīng) tDOC后 IGBT 軟關(guān)斷，如為下臂側(cè)則輸出報(bào)警。 2) 負(fù)載短路 當(dāng)馬達(dá)短路或 IPM 輸出短路時(shí)，由 SC 保護(hù)動(dòng)作，限制 Ic峰值，不會(huì)有過(guò)大的電流流過(guò)，經(jīng) tDOC 后如短路依舊，則 IGBT 軟關(guān)斷，如為下臂側(cè)，則報(bào)警輸出。 3) 負(fù)載短路啟動(dòng) OC 動(dòng)作大約有 10μ S 的延遲，當(dāng)輸入信號(hào)的 ON 脈寬小于 10μ S時(shí)， OC 不動(dòng)作，因此，在短路狀態(tài)下啟動(dòng)時(shí)，輸入信號(hào)脈寬長(zhǎng)時(shí)間 (數(shù)十 ms)處于 10μ S以下時(shí)，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(dá)不到 TcOH，但管芯溫度如超過(guò) TjMAX，TjOH 將動(dòng)作，可防止過(guò)熱損壞。 但是， TjOH 保護(hù)動(dòng)作也有 1ms 的延遲，如管芯溫度急劇上升，由于保護(hù)的延遲可能導(dǎo)致?lián)p壞。 啟動(dòng)時(shí)，如輸入信號(hào) ON脈寬超過(guò) 10μ S，短路電流將被檢出， OC保護(hù)動(dòng)作，報(bào)警輸出可檢測(cè)到異常情況。 4) 上下臂短路 當(dāng)上下臂同時(shí)輸入 ON 信號(hào)時(shí)，上下臂的 IGBT 將同時(shí)導(dǎo)通，致使上下臂發(fā)生短路，此類(lèi)場(chǎng)合， IC峰 值電流將立即被抑制，經(jīng) tDOC后 IGBT 被軟關(guān)斷，報(bào)警信號(hào)輸出。 5) 對(duì)地短路 當(dāng)馬達(dá)的絕緣異常等發(fā)生對(duì)地短路，當(dāng)下臂有過(guò)大的電流通過(guò)時(shí) IGBT 軟關(guān)斷，報(bào)警信號(hào)輸出。 但過(guò)大的電流通過(guò)上臂時(shí)， IGBT 軟關(guān)斷，無(wú)報(bào)警輸出。 IGBT 自行關(guān)斷約 2ms，如輸入信號(hào)還未停止，則在 2ms 后保護(hù)狀態(tài)復(fù)位。 一般來(lái)說(shuō)， AC 輸入相位 10ms后反相，短路電流將在下臂流動(dòng)，此時(shí)將有報(bào)警信號(hào)輸出。 有關(guān)上臂側(cè)的報(bào)警 上臂側(cè)異常不產(chǎn)生報(bào)警輸出。包含制動(dòng)單元在內(nèi)的全部 IGBT，對(duì) OC， SC， UV的保護(hù)動(dòng)作有 2ms 的閉鎖期間。下臂側(cè)公用一個(gè)報(bào)警輸出，而上臂側(cè)則無(wú)報(bào)警輸出。因此，上臂側(cè)僅有保護(hù)動(dòng)作而無(wú)報(bào)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(guò)電流將流過(guò)下臂側(cè)， OC保護(hù)動(dòng)作，報(bào)警信號(hào)輸出。 FWD 的過(guò)電流 OC， SC 保護(hù)功能是以檢測(cè)到的 IGBT集極電流而動(dòng)作的，但并不檢測(cè) FWD 的陽(yáng)極電流，因而對(duì) FWD的 異常電流沒(méi)法保護(hù)。 管殼溫度保護(hù)（ TcOH）之溫度檢測(cè)點(diǎn) 管殼溫度保護(hù)之溫 度檢測(cè)點(diǎn)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(duì)基板整體溫升起保護(hù)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(hù) TjOH保護(hù)動(dòng)作。 當(dāng) 1~2 個(gè) IGBT 的電流集中過(guò)流時(shí)，管芯溫度急劇上升，但管殼溫度沒(méi)能達(dá)到保護(hù)值TcOH 。此時(shí)，由 IGBT 管 芯內(nèi)置的溫度傳感器起作用，可保護(hù) IGBT 免受損壞。 包括制動(dòng)單元的 IGBT都有管芯溫度保 護(hù)。 (五 )，穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓電源的輸出電壓不受負(fù)載變化和電網(wǎng)電壓波動(dòng)等的影響而保持恒定不變，因此，穩(wěn)壓電源是自動(dòng)控制技術(shù)中不可缺少的設(shè)備。 電源部分是所有器件動(dòng)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(jì)中，采用＋ 5V及＋ 15V穩(wěn)壓電源驅(qū)動(dòng)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(hù)，輸出電流可擴(kuò)展的特點(diǎn)，其輸出電壓固定，外圍電路簡(jiǎn)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(jì) 一． 系統(tǒng)控制回路的方框圖 設(shè)計(jì)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(jìn) 而控制大功率晶體管，達(dá)到調(diào)速目的。如圖所示。 顯示撥碼盤(pán)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(shuō)明。 當(dāng)系統(tǒng)合上電源開(kāi)關(guān)后，在撥碼盤(pán)上給定一定轉(zhuǎn)速，單片機(jī)經(jīng)過(guò)掃描采樣，讀取給定轉(zhuǎn)速，并換算為與之相對(duì)應(yīng)的 F，經(jīng)查表計(jì)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(shí)初值，脈沖寬度先存入片外 RAM中，當(dāng)把 U， V， W相的脈沖寬度都算好存入 RAM后， F開(kāi)始計(jì)時(shí)，之后單 片機(jī)開(kāi)始處理顯示部分，把實(shí)際測(cè)得的轉(zhuǎn)速送到 LED上顯示。 T0計(jì)數(shù)到后才開(kāi)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(jì)數(shù)器中，然后開(kāi)放 SLE4520中， SLE4520里面的計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，單片機(jī)重新去采樣給定轉(zhuǎn)速，如給定轉(zhuǎn)速?zèng)]有變化，則重新開(kāi)始計(jì)算，又開(kāi)始重復(fù)前面的過(guò)程。如此循環(huán)工作下去，當(dāng)電路發(fā)生過(guò)流，過(guò)壓等現(xiàn)象時(shí)，由檢測(cè)電路向 8031發(fā)出信號(hào)，同時(shí)向 SLE4520的 INGIBIT引腳發(fā)出封鎖信號(hào)封鎖 SLE4520，以防止逆變器過(guò)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(jì)中對(duì)轉(zhuǎn)速的精度要求并不是很高，采用開(kāi)環(huán)控制就可達(dá)到控制要求，故本設(shè)計(jì)采用的是開(kāi)環(huán)控制，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(gè) 8位數(shù)字量同時(shí)轉(zhuǎn)換成三路相應(yīng)脈寬的矩形波信號(hào)，與 8位或 1位微機(jī)聯(lián)合使用，可產(chǎn)生三相逆變器所需的六路控制信號(hào)，輸出的 SPWM波的開(kāi)關(guān)頻率可達(dá) 20KHZ，基波頻率可達(dá) 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(gè)輸入端、 5 個(gè)控制端、 8個(gè)輸出端、 2個(gè)電源端。分別說(shuō)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(gè)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(gè)外接參考時(shí)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(jī)輸出的命令或數(shù)據(jù)送入 SLE4520 3). WR非（ 24腳），為來(lái)自微機(jī)的地址鎖存允許脈沖信號(hào)輸入端，與微 機(jī)的 ALE相連。它與來(lái)自微機(jī)的 WR非信號(hào)一起對(duì) SLE4520內(nèi)部的 3個(gè) 8位數(shù)據(jù)寄存器、2個(gè) 4位控制寄存器，根據(jù)程序中設(shè)定的地址信號(hào)進(jìn)行選擇。 4). SYNC（ 27腳），為來(lái)自微機(jī)的觸發(fā)脈沖信號(hào)輸入端，與微機(jī)的輸出端相連。該端輸入信號(hào)控制 3個(gè)可預(yù)置 8位減法計(jì)數(shù)器是否開(kāi)始進(jìn)行遞減運(yùn)算。 2． 5個(gè)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(gè)輸入端，即清零端與置位端?？山颖Ｗo(hù)電路的輸出或接微機(jī)的輸出。清零端有效則開(kāi)通 SLE4520 的 SPWM 信號(hào)輸出端；置位 端有效則關(guān)斷 SPWM 信號(hào)LWBMUMD 。 ３４ 2). RES（ 23腳），為 SLE4520的復(fù)位端，可與微機(jī)位電路的輸出相連。該端為高電平時(shí)，使 SLE4520內(nèi)部各狀態(tài)鎖存器、計(jì)數(shù)器等復(fù)位，保證開(kāi)機(jī)時(shí)從相同狀態(tài)開(kāi)始工作。 3). CS（ 26 腳），為 SLE4520 的片選 信號(hào)輸入端，可與微機(jī)系統(tǒng)的譯碼電路輸出端相連。該端為高電平時(shí)。 SLE450芯片被選通工作；為低電平時(shí)，該芯片不工作。 4). INHIBIT（ 19 腳），為脈沖封鎖端，接保護(hù)電路的輸出。該端為高電平時(shí)SLE4520的輸出全被封鎖，可用作逆器各種故障 保護(hù)的封鎖脈沖端。 3． 8個(gè)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(kāi)關(guān)器件的控制信號(hào)輸出端，接三相逆變器驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，提供驅(qū)動(dòng)三相逆變器的SPWM信號(hào)。 2). STATUS（ 2