【正文】 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文參考文獻(xiàn) [1]胡漢才，單片機(jī)原理及其接口，北京，清華大學(xué)出版社，（第2版）[2] 陳國臣。他們在我的設(shè)計(jì)中所體現(xiàn)出來的優(yōu)點(diǎn)和他們這種團(tuán)結(jié)的精神值得我學(xué)習(xí)和發(fā)揚(yáng)，為此，我向他們表示深深地感謝！最后，特別感謝在百忙之中抽出寶貴時(shí)間對本次設(shè)計(jì)進(jìn)行評閱的各位老師。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，李老師的以身作則不僅授我以文，而且教我做人，使我終身受益，為我即將走向社會步入工作崗位立下了人生榜樣。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，李老師不惜犧牲業(yè)余時(shí)間給我們耐心的指導(dǎo)，給我們提供了大量的參考資料，講解了在設(shè)計(jì)中所遇到的疑惑。35蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文致謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是基于單片機(jī)控制的三相逆變電源設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)是在李老師的悉心指導(dǎo)下完成的。因此通過此次設(shè)計(jì)，使我明白了逆變電源對城市發(fā)展的重要性。通過輸入一個(gè)電壓值，經(jīng)過變頻，調(diào)壓，濾波，由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，從而由鍵盤控制和顯示器輸出，得到一個(gè)穩(wěn)定的高電壓值。在這次設(shè)計(jì)過程中經(jīng)過老師的精心指導(dǎo)和我們的不懈努力終于將《基于單片機(jī)控制的三相逆變電源》這個(gè)課題順利完成。因而，研究數(shù)字化控制技術(shù)的綠色變頻電源技術(shù)，對當(dāng)今提出的“節(jié)能、高效、綠色、環(huán)?！惫I(yè)口號的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。早期的變頻電源，只需要其輸出電壓、頻率可調(diào)即可，然而，今天的變頻電源除這些要求外，還必須環(huán)保無污染，即綠色環(huán)保變頻電源。逆變就是對電能進(jìn)行變換和控制的一種基本形式，它完成將直流電變換成交流電的功能。圖 44 看門狗電路29蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文結(jié)論經(jīng)過為期五周的時(shí)間我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于圓滿完成了?？撮T狗技術(shù)就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)的運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)時(shí)間超過循環(huán)設(shè)定時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入死循環(huán)，然后強(qiáng)迫程序進(jìn)入錯(cuò)誤處理程序，使系統(tǒng)進(jìn)入正軌。本系統(tǒng)中，我們在未用的程序空間用020000H數(shù)據(jù)填滿，當(dāng)“跑飛”的程序進(jìn)入此區(qū)，便會自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到程序開頭，從而重新開始程序的正常運(yùn)行。為了將“亂飛”或陷入“死循環(huán)”的程序重新納入正軌，我們可采取一些必要的軟件抗干擾措施，常用的有軟件陷阱技術(shù)和看門狗技術(shù)。疊加在被測模擬輸入信號上的噪聲干擾，會導(dǎo)致較大的測量誤差，但由于噪聲的隨機(jī)性，我們可以通過軟件濾波的方法來濾除虛假信號，求出其真實(shí)信號。這樣處理，我們可以有效地防止電源的故障誤報(bào)警。具體來說，就是連續(xù)7次采樣輸出電壓值，然后對采樣值進(jìn)行中位值濾波，接著把采樣值與系統(tǒng)設(shè)定電壓值進(jìn)行比較，求出偏差E(k),再判斷此時(shí)的偏差是否在允許的范圍內(nèi)，如果是，則不改變SA8282中的控制數(shù)據(jù)，如果超過了允許范圍，就采用前述的PI控制算法去計(jì)算出此時(shí)的控制調(diào)制幅度值，再對SA8282的控制寄存器進(jìn)行編程，從而使SA8282輸出的SPWM波的脈寬幅度隨輸出電壓值變化，使IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間發(fā)生變化，輸出電壓穩(wěn)定在220V。這些程序與單片機(jī)控制系統(tǒng)的功能，鍵盤操作和各按鍵的定義有關(guān)。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 鍵盤/顯示系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)圖41為鍵盤顯示系統(tǒng)的流程圖。圖 318溫度保護(hù)電路插頭處為一負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，其電阻隨著溫度的升高而逐漸下降。溫度保護(hù)電路隨著溫度的升高，電子元件的性能都會下降甚至損壞，因此我們必須在系統(tǒng)內(nèi)加裝散熱風(fēng)扇，另外還應(yīng)當(dāng)對電源關(guān)鍵部位的溫度進(jìn)行監(jiān)測，防止因溫度過高而引起元器件的損壞。 圖 317系統(tǒng)輸出過電流保護(hù)電路系統(tǒng)中，我們在電源輸出線路上安裝一個(gè)電流互感器，我們可在互感器次級得到一個(gè)與被檢測初級電流成比例的電壓，將該次級電壓整流濾波后，得到一直流電壓，該電壓同輸出電流成正比。圖 316系統(tǒng)輸入過壓欠壓保護(hù)電路輸出過流保護(hù)電路輸出過流保護(hù)是指電源輸出電流超過所設(shè)定的允許值時(shí)，使電源不受損壞的技術(shù)措施（通過IGBT的電流超過其額定值時(shí)，也必須對IGBT進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)功能由EXB841完成，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間小于10uS），它分為限流式保護(hù)和截止式保護(hù)兩類，前者可恢復(fù)，一旦過流消失，能自動(dòng)恢復(fù)工作，后者不可恢復(fù)，必須重新啟動(dòng)，才能工作。輸入欠壓保護(hù)是指當(dāng)系統(tǒng)輸入電壓太低(低于342V)，即使系統(tǒng)控制電路輸出最大脈寬的觸發(fā)脈沖，電源仍無法輸出額定的電壓或電流的情況下保護(hù)的，該保護(hù)電路可防止出現(xiàn)因輸入電壓太低而引起電源輸出電壓失控的情況。圖315 8051對鍵盤排布圖逆變電源的開關(guān)管是比較脆弱的電子元件，而且價(jià)格比較昂貴；另一方面，逆變電源的負(fù)載大都是比較貴重的設(shè)備，對電能質(zhì)量要求較高，易受損壞，因此，我們必須對逆變電源加裝必要的保護(hù)功能，保護(hù)電源本身和負(fù)載不被損害。軟件程序有動(dòng)態(tài)顯示子程序DISPLAY和按鍵識別程序SCAN等組成。鍵盤/顯示系統(tǒng)是單片機(jī)不可缺少的部件，它由硬件電路和軟件程序兩部分組成。若G腳接地，則LED被點(diǎn)亮；若G腳接TTL高電平，則它被熄滅。圖314（b）為八段共陰LED管的原理圖。7FH是按SP、g、f、e、d、c、b、a順序排列后的十六進(jìn)制編碼（0為TTL低電平，1為TTL高電平），常稱為字形碼。 圖314（a）共陰LED結(jié)構(gòu) （b）共陽LED (c) 共陰LED八段LED數(shù)碼顯示管原理很簡單，是通過同名引腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二級管是否點(diǎn)亮從而顯示不同字形的。其中EXB841驅(qū)動(dòng)芯片與外部電路接線圖如圖313所示：圖313 EXB841接線圖 MCS51對LED/鍵盤的接口 LED數(shù)碼顯示管顯示原理LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。這種軟關(guān)斷還有一個(gè)好處，即如果意外的外來干擾（比如小于4us）造成IGBT短路，此時(shí)觸發(fā)電路能予以忽略。因此上述保護(hù)過程中，從＋15V慢慢降到＋10V，并維持了一段下降時(shí)間，這個(gè)過程稱為軟關(guān)斷，從而避免了過快的dU/dt的出現(xiàn)。值得注意的是，當(dāng)IGBT發(fā)生短路或過電流時(shí)，并不是立即關(guān)斷觸發(fā)電壓UGE，因?yàn)榱⒓搓P(guān)斷IGBT將造成CE間電壓急劇上升。由于主回路分布電感L的存在，產(chǎn)生Ldi/dt電壓，該電壓疊加在直流電源電壓Ed之上，使IGBT的CE間出現(xiàn)下跳電壓沖擊。當(dāng)UGE加上正偏壓時(shí)，IGBT開始導(dǎo)通。隨著觸發(fā)電源UGE的降低，IGBT能承受短路的時(shí)間增長，從而允許系統(tǒng)內(nèi)硬件、特別是軟件能有充分的時(shí)間去執(zhí)行關(guān)斷保護(hù)。本來處于導(dǎo)通狀態(tài)的R10因此反向截止，圖312中VZD1擊穿，V4導(dǎo)通。圖312中6號端子經(jīng)R10接至主回路IGBT的集電極。當(dāng)15～14端沒有正脈沖時(shí)，截止，晶體管VV3導(dǎo)通，V5截止，V6導(dǎo)通，3～1端子間處于－5V偏壓。當(dāng)15～14端有正脈沖時(shí)，導(dǎo)通，晶體管VV3截止，V5導(dǎo)通，3～1端子間有觸發(fā)脈沖輸出。下面我們著重介紹本系統(tǒng)所使用的EXB841驅(qū)動(dòng)器，本系統(tǒng)中我們用到六片EXB841,該驅(qū)動(dòng)器是日本富士公司的產(chǎn)品，其引腳如圖311所示，它是直插式結(jié)構(gòu)，額定參數(shù)和運(yùn)行條件可參閱其技術(shù)手冊。 現(xiàn)在，大電流高電壓的IGBT已模塊化，目前市場上有許多品種的IGBT專用驅(qū)動(dòng)模塊可供選擇。⑨IGBT屬壓控器件，當(dāng)集射間有高電壓時(shí)，很容易受外界干擾，使柵射電壓超過 ，引起器件誤導(dǎo)通，尤其是在有上下橋臂的變換器或逆變器中，易造成同臂短路。⑦驅(qū)動(dòng)電路與控制電路要嚴(yán)格隔離。⑤在關(guān)斷過程中，為了盡快抽取PNP管中的儲存電荷，需施加一負(fù)偏壓，但它受IGBT的G、E間最大反向耐壓限制，一般取2～10V。④驅(qū)動(dòng)電平＋UGE也必須綜合考慮。另外，IGBT開通后，柵極驅(qū)動(dòng)源應(yīng)能提供足夠的門極電壓，使IGBT不致退出飽和而損壞。對驅(qū)動(dòng)電路的要求可歸納如下：①IGBT是電壓驅(qū)動(dòng)，～，有一個(gè)容性輸入阻抗，因此IGBT對柵極電荷集聚較敏感，故驅(qū)動(dòng)電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗的放電回路，即驅(qū)動(dòng)電路與IGBT的連線要盡量短。由于本系統(tǒng)采用了電壓型逆變電路，所以SA8282的輸出引腳我們用RPHB、YPHB、BPHB和 RPHT、YPHT、BPHT分別通過六個(gè)EXB841驅(qū)動(dòng)電路，RPHT、YPHT、BPHT驅(qū)動(dòng)逆變橋的5號IGBT，而RPHB、YPHB、BPHB驅(qū)動(dòng)2號IGBT。同時(shí)，連接的控制信號還有讀、寫信號 和。通過8051的P0口與SA8282的AD口相連，提供8位數(shù)據(jù)和低8位地址，SA8282芯片中的地址鎖存器可以鎖存來自8051的低8位地址，從而將AD口輸入的地址與數(shù)據(jù)分開。表1 各寄存器地址 SA8282與單片機(jī)的連接SA8282與單片機(jī)接口的原理圖如圖310所示，本系統(tǒng)中，我們選用的是美國Intel公司生產(chǎn)的8051單片機(jī)。當(dāng)向R14寫操作時(shí)，實(shí)際是將R0R5中存放的48位數(shù)據(jù)送入初始化寄存器，當(dāng)向R15寫操作時(shí)，是將R0～R5中存放的48位數(shù)據(jù)送入控制寄存器。圖39片內(nèi)ROM存儲的三種波形寄存器列陣包含8個(gè)8位寄存器R0～R5和R1R15。外部時(shí)鐘輸入經(jīng)分頻器分成設(shè)定的頻率，并生成三角形載波，三角載波與所設(shè)定的片內(nèi)ROM中的調(diào)制波形進(jìn)行比較，自動(dòng)生成SPWM輸出脈沖，通過脈沖刪除電路，刪去比較窄的脈沖，因?yàn)檫@樣