【正文】 圖417 采樣子程序否是開始保護現(xiàn)場讀取故障信號封鎖驅(qū)動信號輸出故障代碼恢復(fù)現(xiàn)場返 回故障？U0？采樣SA8282控制參數(shù)開 始返 回開 始PI 調(diào)節(jié)（b）（a）否是圖418 中斷服務(wù)子程序（a）和減速停車子程序（b）本系統(tǒng)的程序清單見附錄。 PI調(diào)節(jié)器比例一積分調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)簡稱PI調(diào)節(jié)器，其輸出信號與輸入信號的關(guān)系既有比例放大，也有積分的特性。其基本關(guān)系為： （414） 式中 K 為比例增益，為積分時間。 當(dāng)比例一積分調(diào)節(jié)電路輸入為單位階躍信號時，其輸出為： （415） 可見， 比例一積分調(diào)節(jié)電路的單位階躍響應(yīng)是條起始值為K 的直線，其輸出電壓不會立即變得很大，而是隨著時間的推移而增加，這樣就能保證系統(tǒng)平穩(wěn)工作。當(dāng)時間t足夠長時，調(diào)節(jié)電路將達到飽和狀態(tài)，輸出電壓為。如圖419所u 10u00 10KPt0t 10KPTie10 10t01t 10示，其算法流程圖如圖420所示。圖419 PI調(diào)節(jié)器的基本特性示意 1 開 始調(diào)用乘法子程序計算調(diào)用加減法子程序計算調(diào)用加減法子程序計算調(diào)用乘法子程序計算保存結(jié)果調(diào)用加減法子程序計算返 回 1圖420 PI調(diào)節(jié)算法流程圖5．驅(qū)動電路和輔助保護電路設(shè)計 驅(qū)動電路的設(shè)計驅(qū)動電路是根據(jù)控制系統(tǒng)的邏輯控制信號輸出具有足夠驅(qū)動能力的開關(guān)信號，使開關(guān)器件IGBT得到可靠的驅(qū)動信號而穩(wěn)定工作。驅(qū)動電路如圖51所示：圖51 逆變系統(tǒng)的驅(qū)動電路IGBT的柵極驅(qū)動方法很多，為了減小體積，降低噪音改善驅(qū)動性能，快速保護我們采用集成的IGBT驅(qū)動器，本方案中采用的是日本富士公司推出的混合合式集成化IGBT專用驅(qū)動模塊EXB840。它是EXB系列驅(qū)動器中高速、大容量器件之一，集隔離、驅(qū)動和保護于一身，性能優(yōu)越，充分體現(xiàn)了“最優(yōu)驅(qū)動和分散保護”兩原則。其封裝管腳圖如52所示。圖52 EXB840封裝管腳圖EXB840的引腳功能見表51： 表51 EXB840的引腳功能端子編號功能 1連接用于反向偏置電源的濾波電容 2電源（+20V） 3驅(qū)動輸出 4用于連接外部電容，以防止過流保護電路誤動作5過流保護輸出 6集電極電壓監(jiān)視 7 、8不接 9電源（0V）10 、11不接 14驅(qū)動信號輸入（） 15驅(qū)動信號輸入（+） 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖53所示：圖53 EXB840內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖EXB840的輸入脈沖的最高頻率為40KHZ，輸入電流為l0一l5mA，最大驅(qū)動電流為4A，隔離電壓為250OVAC，工作溫度為l0—+85度，供電電壓為+20一+25V。在下圖中二極管ERA34—10即可檢測IGBT的飽和壓降，送到EXB84l的6管腳，從而判斷是否過流，用來完成過流保護功能。4管腳的過流保護信號延時l0 s輸出。 SA8282 輸出的PWM 信號經(jīng)驅(qū)動模塊EXB840 可直接驅(qū)動IGB T ,且隔離性能好,抗干擾能力強,同時具有過流檢測及電路關(guān)斷等功能。一旦EXB840 檢測到過流信號,它將迅速向SA8282 發(fā)出高電平保護信號，同時封鎖IGB T 的驅(qū)動信號, 并高速切斷電路, 低速關(guān)斷IGBT[10]。EXB840驅(qū)動IGBT的工作原理：(1) IGBT正常開通時：當(dāng)引腳14與15由10mA電流流過時，光耦合器導(dǎo)通，引腳3輸出電位相對于地為20V。引腳1連接IGBT發(fā)射極，由于穩(wěn)壓管作用對地電位為5V。故UGE =205=15V。 (2) IGBT正常關(guān)斷時：輸入引腳14和15無電流流過，光耦合器不通，IGBT柵極通過引腳3迅速放電，電位迅速下降到0V（相對于引腳1為5V）。故UGE＝5V (3) 過流保護電路：當(dāng)IGBT已經(jīng)開通，發(fā)生短路時，其承受大電流而退飽和，UCE 上升很快，二極管EPR34－10截至，EXB840引腳6“懸空”，過流保護電路動作，引腳3電位逐漸下降，慢慢關(guān)斷IGBT。同時，引腳5電位也從20V降低，使光耦合器TPL521導(dǎo)通，輸出過電流信號，并阻斷了被驅(qū)動信號的輸入。 保護電路的設(shè)計 硬件保護 硬件保護通過電流和電壓互感器對逆變器輸出進行監(jiān)測，EXB84 1對IGBT的過流過壓情況監(jiān)控，一旦受控對象異常，關(guān)機信號直接通過SA8282的SETTRIP端關(guān)閉PWM輸出，并送往CPU處理。 當(dāng)IGBT已經(jīng)開通，發(fā)生短路時，其承受大電流而退飽和，UCE 上升很快，二極管EPR34－10截至，EXB840引腳6“懸空”，過流保護電路動作，引腳3電位逐漸下降，慢慢關(guān)斷IGBT。同時，引腳5電位也從20V降低，使光耦合器TPL521導(dǎo)通，輸出過電流信號，并阻斷了被驅(qū)動信號的輸入。 軟件保護 軟件保護CPU可以應(yīng)硬件電路送來的保護要求執(zhí)行關(guān)機，也可以根據(jù)自身的測試數(shù)據(jù)進行獨立判斷。 由于IGBT過載能力低，系統(tǒng)設(shè)計了過壓和過流保護電路。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)過壓或過流時，該電路將封鎖逆變器的驅(qū)動信號以保護IGBT，同時產(chǎn)生單片機的中斷信號，響應(yīng)中斷后將轉(zhuǎn)入故障處理和報警顯示。故障中斷服務(wù)程序?qū)a(chǎn)生SPWM 信號的高速輸出口全部清零，從軟件上封鎖了IGBT的驅(qū)動信號。這種軟件、硬件保護提高了系統(tǒng)保護的可靠性。 輔助電源部分 該部分電路如圖54所示。電路由DC—DC電源模塊構(gòu)成線性電源。這部分電路的作用是給逆變電源的數(shù)字電路提供+20V和+5V的工作電壓。機車接觸網(wǎng)上直流550V經(jīng)DC－DC電源模塊LS03變?yōu)橹绷?4V，該+24V直流電壓經(jīng)廣東金升陽科技有限公司生產(chǎn)的DC－DC電源模塊DS1W系列芯片，得到穩(wěn)定的+5V和+20V直流電壓。LS0DS1W系列芯片是廣東金升陽科技有限公司生產(chǎn)的專門針對線路板上分布式電源系統(tǒng)中需要產(chǎn)生一組與輸入電源隔離的雙輸出電源的應(yīng)用場合而設(shè)計的。該電源效率高,可靠性高,體積特別小, 耐沖擊,隔離特性好,溫度范圍寬。國際標準引腳方式, 阻燃封裝(UL94V0), 自然冷卻，無需外加散熱片, 無需外加元件可直接使用, 可直接焊在PCB板上。無過流/短路保護, 輸出電壓穩(wěn)定度不夠高，輸出紋波比穩(wěn)壓產(chǎn)品大，容性負載能力差。在電路中，20V直流電分別引入101010104，5V引入AT89C5SA828ADC0809和EXB840的+5V電源接口中。圖54 輔助電源部分電路結(jié) 論 設(shè)計中采用單片機與SA8282 三相脈寬調(diào)制波發(fā)生器構(gòu)成的控制系統(tǒng)，驅(qū)動電路采用EXB840模塊，使輸出波形為正弦波，采用數(shù)字PI調(diào)節(jié)，提高了穩(wěn)態(tài)輸出電壓的精度和穩(wěn)定性，系統(tǒng)最后實現(xiàn)了DC550V轉(zhuǎn)換為AC380/50Hz的設(shè)計要求。SA8282 為控制芯片的逆變電源結(jié)構(gòu)簡單，極大的方便了生產(chǎn)。本系統(tǒng)采用AT89C51單片機及三相PWM集成電路SA8282 來進行設(shè)計因而其控制電路大為簡化，器件減少,結(jié)構(gòu)緊湊，同時也進一步降低了成本，提高了可靠性。由于時間的倉促，系統(tǒng)的軟件算法還需要進一步的優(yōu)化，使系統(tǒng)的精度和性能更加穩(wěn)定，以滿足不同的需求場合。參 考 文 獻［1］劉鳳君．現(xiàn)代逆變技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2006．［2］葉斌．電力電子應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2006．［3］王兆安，黃俊．電力電子技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000．［4］謝運祥，歐陽森．電力電子單片機控制技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2007．［5］ 梁玉紅，黃曉林．基于SA8282三相逆變電源的研制[J]．微計算機信息，2006，22（102）．［6］韓順鋒．基于SA8382的單相SPWM設(shè)計與實現(xiàn)[J]．艦船電子工程，2008，11（82）．［7］夏衛(wèi)峰，林立，甘鵬．單片機與SA4828控制的SPWM變頻電源[J]．微計算機信息，2008，24（112）．［8］李華，王思明，張金敏．單片機原理及應(yīng)用[M]．蘭州：蘭州大學(xué)出版社，2001．［9］陳國呈．PWM變頻調(diào)速及軟開關(guān)電力變換技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2002．［10］張穎超．高精度三相PWM波形產(chǎn)生器SA4828在逆變器中的應(yīng)用[J]．國外電子元器件，2003，9（104）．［11］陶永華．新型PID控制及其應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2002．附錄A 系統(tǒng)控制原理圖附錄B 系統(tǒng)主主電路及輔助電源電路圖附錄C 系統(tǒng)主程序及子程序。******************************Start of the Program******************************。 特種逆變電源系統(tǒng)程序。****************************************************************************FREQ EQU 20H 。頻率給定單元PNTH EQU 21H 。數(shù)據(jù)首地址暫存單元（高8位）PNTL EQU 22H 。數(shù)據(jù)首地址暫存單元（低8位）ORG 0000HSJMP BEGINORG 0003HAJMP INT0 。INT0用于逆變器異常保護ORG 0030HBEGIN: MOV SP,30H 。開機時使單片機輸出驅(qū)動封鎖 MOV TCON,05H 。設(shè)置INT0為跳變觸發(fā)方式 MOV IP,01H 。設(shè)置INT0為最高優(yōu)先中斷級，其他未低優(yōu)先級 MOV IE,83H 。開放INT0中斷允許 CLR P1. 1 。CS=0CLR P1. 2 。RST=0 CLR P1. 3 。SETTRIP=0 SETB P1. 0 。TRIP=1MOV R0, 0F8H 。暫存器R0 地址MOV A , 0E2H 。設(shè)定脈沖取消時間MOVX @R0, A 。放數(shù)值MOV R0, 0F9H 。暫存器R1 地址MOV A, 0A5H 。設(shè)定調(diào)制波、載波頻率MOVX @R0, A 。放數(shù)值MOV R0, 0FAH 。暫存器R2 地址MOV A, 35H 。設(shè)定K= 10 ,td = 70usMOVX @R0, A 。放數(shù)值MOV R0, 0FCH 。暫存器R4 地址MOVX @R0, A 。放數(shù)值MOV R0, ， 0F8H 。暫存器R0 地址MOV A,， 63 。設(shè)定調(diào)制頻率MOVX @R0, ，A；MOV R0, ， 0F9H 。暫存器R1 地址MOV A, ， 26 。設(shè)定調(diào)制頻率MOVX @R0, ，AMOV R0, ， 0FA H 。暫存器R2 地址MOV A, ， CCH 。頻率幅值為80 %MOVX @R0, ，AMOV R0, ， 0FBH 。暫存器R3 地址MOVX @R0, ，ASETB P1. 2 。RST = 1 SAMPLE: MOV R1,AOH 。置數(shù)據(jù)區(qū)首址 MOV DPTR,7FF8H 。=0,且指向通道0 MOV R7,08H 。置通道數(shù)LOOP: MOVX @DPTR,A 。啟動A/D轉(zhuǎn)化 MOV R2,20H 。延時查詢DELY: DJNZ R2,DELY