基于80c51單片機控制的交流變頻調速系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 小輸入阻抗，增大驅動電流，使用時應根據需要取舍。 ② 盡管 IGBT所需驅動功率很小，但由于 MOSFET存在輸入電容 Cin，開關過程中需要對電容充放電，因此驅動電路的輸出電流應足夠大。假定開通驅動時，圖 3 整流部 分原理圖 基于單片機控制的交流變頻調速系統 8 在上升時間 tr內線性地對 MOSFET輸入電容 Cin充電，則驅動電流為 Igt＝ Cin Ugs/tr，其中可取 tr＝ ， R為輸入回路電阻。 ③ 為可靠關閉 IGBT， 防止擎住現象，要給柵極加一負偏壓，因此最好采用雙電源供電。 IGBT集成式驅動電路 IGBT的分立式驅動電路中分立元件多，結構復雜，保護功能比較完善的分立電路就更加復雜，可靠性和性能都比較差，因此實際應用中大多數采用集成式驅動電路。日本富士公司的 EXB系列集成電路、法國湯姆森公司的 UA4002集成電路等應用都很廣泛。 第 4 章 控制電路設計 控制電路設計總思路 給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，稱為控制回路。控制電路由以下電路，頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓/電流檢測回路”，電動機的“速度檢測回路”，將運算電路的控制信號進行放大隔離的“驅動電 路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”。下面詳細介紹各單元電路。 SPWM 波形產生電路 HEF4752 芯片介紹 HEF4752簡介 HEF4752是采用 LOCMOS工藝制造的大規模集成電路，專門用來產生三相 PWM信號。它的驅動輸出經隔離放大后，既可驅動 GTO逆變器，也可驅動 GTR逆變器，在交流變頻調速和 UPS中作中心控制器件 主要特點 1）能產生三對相位差 120176。 的互補 SPWM主控脈沖，適用于三相橋結構的逆變器； 2）采用數控方式不僅能提高系統控制精度，也易于與微機聯機； 基于單片機控制的交流變頻調速系統 9 3）采用多載波 比自動切換方式，隨著逆變器的輸出頻率降低，有級地自動增加載波比，從而抑制低頻輸出時因高次諧波產生的轉矩脈沖和噪聲等所造成的惡劣影響。調制頻率的可調范圍為 0～ 100Hz，且能使逆變器輸出電壓同步調節。 4）為防止逆變器上下橋臂器件直通，在每相主控脈沖間插入死區間隔，間隔時間連續可調。 引腳說明 HEF4752 為 28 腳雙列直插式標準封裝 DIP 芯片，它有 7個控制輸入， 4個時鐘輸入， 12 個驅動逆變器輸出， 3 個控制輸出。其外部管腳排列如圖 1 所示。各管腳功能描述如表 1 所列 HEF4752 工作原理 HEF4752 是一種基于同步式雙緣調制原理產生 SPWM 信號的專用集成電路 ,其原理框圖如圖 2所示 。 輸入功能 1）輸入 I 用來決定逆變器驅動輸出模式的選擇，當 I為低電平時，驅動模式是晶體管，當 I 為高電平時，驅動模式是晶閘管 圖 HEF4752 引腳圖 基于單片機控制的交流變頻調速系統 10 2）輸入控制信號 K 和時鐘輸入 OCT 共同決定逆變器每對輸出信號的互鎖推遲間隔時間； 3）相序輸入 CW 用來控制電機轉向。當 CW 為低電平時，相序為 R、 B、 Y；當 CW 為高電平時，相序為 R、 Y、 B； 4）輸入 L 用來控制起動 /停止， L 為低電平時 ，在晶體管模式下封鎖 HEF4752所有的脈寬調制驅動輸出，但產生輸出信號的內部電路仍在繼續 “運行 ”。 L 為高電平時解除封鎖。 L 除起停電路外，還可方便地用于過流保護； 5）控制輸入 A、 B、 C 供制造過程試驗用。工作時必須接到 Vss（低電平）。但 A 還有另外一個用處，即剛通電時， A 置高電平初始化整個 IC 片，被用作復位信號； 基于單片機控制的交流變頻調速系統 11 6）時鐘輸入頻率控制時鐘（ FCT）控制輸出 PWM 信號的 基波頻率，即決定逆變器的輸出頻率 fout，從而控制電機轉速， fFCT=3360fout。電壓控制時鐘（ VCT）控制 PWM 信號的基波電壓幅值，使輸出電壓自動地正比于其輸出頻率，在給定的輸出頻率下，平均逆變輸出電壓的幅度由 fVCT 控制。參考時鐘（ RCT）是一個固定時鐘，它決定逆變器的最高開關頻率 fs(max)， fRCT=280fs(max)，一旦 fRCT 確定，則 HEF4752 輸出脈沖的調制頻率就在 (max)～ fs(max)之間變化， 且逆變器的開關頻率是輸出頻率的嚴格整數倍 fs=Nfout， N 為頻 率比，其 N 值為 15， 21， 30， 42， 60， 84， 120， 168； 7）輸出推遲時鐘（ OCT）控制 HEF4752 每對輸出信號互鎖推遲間隔時間 τd（對晶體管模式）以防逆變器同一橋臂上、下兩只開關器件同時導通引起直通，推遲間隔時間的選擇端（ K）一起決定 τd的長短，其關系式為 : 一般情況 K 保持為高電平，通常可取 fRCT=fOCT。 輸出功能 1）逆變驅動輸出 HEF4752 有六個主驅動輸出組成三個互補對，還有和每一主輸出相關聯的輔助輸出。在驅動 GTR 逆變器時，輸出波形是雙邊沿調制的脈寬調制波，其調制原理可由 圖 3 加以說明。圖中假定載波在一個周期內有 9 個脈沖（這個脈沖數被稱為頻率比），載波脈沖的兩個邊沿都用一個可變的時間間隔量 δ 加以調制，而且使 δ∝ sinθ（ θ 為未被調制時載波脈沖邊沿所處的時間，或稱角相位）。 sinθ0 時，該處的脈沖變寬； sinθ0 時，該處的脈沖變窄。三相輸出的調制脈沖波相位互差 120176。，如圖 3 中 UR、 UY、 UB所示。圖 3 中的 VRY是 R相和 Y 相間的線電壓波形。這個脈沖波平均值的波形接近正弦波。顯然，頻率比N 的值越大，線電壓平均值的波形就越接近正弦波，而良好的正弦波輸出，正是交流電機所要求的。 基于單片機控制的交流變頻調速系統 12 2）控制輸出 RSYN 是一個脈沖輸出，其頻率等于 fout，脈寬等于 VCT 時鐘的脈寬，主要為觸發示波器掃描提供一個穩定的參考信號。 輸出電壓模擬信號 VAV 為一數字信號，它模擬逆變器輸出線電壓的平均值。它不受互鎖推遲間隔的影響，也不被控制輸入 L封鎖，其頻率等于逆變輸出頻率 fout，并為 6fout所調制， VAV 在 fVCT的閉環控制中非常有用，可用來改善輸出電壓對輸出頻率關系的非線性。逆變器開關輸出 CSP 是一脈沖串，不受 L 狀態的影響，其頻率為逆變器開關頻率的 2 倍，其中每一脈沖的下降沿發生在主輸出的零調制點。 ADC0809 ADC0809 是采樣頻率為 8 位的、以逐次逼近原理進行模 — 數轉換的器件。其內部有一個 8 通道多路開關，它可以根據地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8個單斷模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉換。 8253 芯片 intel