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SA8282三相PWM發(fā)生器的原理與應(yīng)用
SA8282三相PWM發(fā)生器的原理與應(yīng)用 RST:復(fù)位端,低電平有效;
CS:片選輸入該控制線可使SA8282與其它外圍接口芯片共享同一組總線。
RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPHT、BPHB:標(biāo)準(zhǔn)TTL電平輸出端口(即PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào))可分別驅(qū)動(dòng)三相逆變器的六個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件。
TRIP:輸出封鎖狀態(tài)指示用于表明輸出是否被鎖存,低電平有效。
SET TRIP:關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)輸入端,當(dāng)輸入為高時(shí), TRIP及六個(gè)PWM輸出端將被迅速鎖存在低電平狀態(tài),且只有在, RST復(fù)位時(shí)才能解除。
WSS:波形采樣同步端口;
ZPPB、ZPPY、ZPPR:分別是三相信號(hào)的零相位脈沖輸出端。
CLK:時(shí)鐘信號(hào)輸入端。
VDD:+5V偏置電源。
VSS:接地端。
此外,SA8282芯片還具有以下特點(diǎn):
(1)全數(shù)字化
SA8282與微處理器相連時(shí)可自動(dòng)適應(yīng)Intel和MOTOROLA兩種總線接口而且編程簡(jiǎn)捷方便。其全數(shù)字化的脈沖輸出具有很高的精度和穩(wěn)定性。
(2)工作方式靈活
SA8282具有六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平輸出端,可以驅(qū)動(dòng)逆變器的六個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件。電路的載波頻率、調(diào)制頻率、調(diào)制比、最小脈寬、死區(qū)時(shí)間等工作參數(shù)均可直接通過(guò)軟件設(shè)定,而不需要任何外接電路,從而降低了硬件成本。
(3)工作頻率范圍寬、精度高
SA8282的三角載波頻率可調(diào),當(dāng)時(shí)鐘頻率為12.5MHz時(shí),載波頻率最高可達(dá)24kHz,輸出調(diào)制頻率最高可達(dá)4kHz,輸出頻率的分辨率為12位。
2 工作原理
SA8282的內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。它主要包括初始化命令和控制命令寄存部分、從ROM中讀取及產(chǎn)生PWM調(diào)制波形部分以及三相輸出控制電路等三個(gè)功能部分。
2.1 命令寄存部分
該部分由總線控制、地址/數(shù)據(jù)總線、暫存器R0~R2、虛擬寄存器R3~R4及24位初始化寄存器和24位控制寄存器構(gòu)成。該部分在工作時(shí)應(yīng)首先進(jìn)行初始化(從微處理器向初始化寄存器和控制寄存器輸入控制字進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置),然后由微處理器向兩個(gè)24位寄存器輸入命令字,這兩個(gè)寄存器分別被稱為初始化寄存器和控制寄存器。由于總線的數(shù)據(jù)寬度被限制在8位字長(zhǎng),因此要想把數(shù)據(jù)送到一個(gè)24位寄存器,應(yīng)先分三次分別送到三個(gè)暫存寄存器R0、R1、R2中。而數(shù)據(jù)由暫存寄存器R0、R1、R2送到初始化寄存器或控制寄存器是通過(guò)虛擬寄存器R3、R4的送數(shù)寫(xiě)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的,R3、R4實(shí)際上不存在,它們只在指令中出現(xiàn)。往R3送數(shù)的寫(xiě)指令用于將數(shù)據(jù)從R0、R1、R2傳送到控制寄存器,而往R4送數(shù)的寫(xiě)指令則可將數(shù)據(jù)從R0、R1、R2傳送到初始化寄存器。
2.2 讀取及產(chǎn)生PWM調(diào)制波形部分
該部分由地址發(fā)生器、波形R0M及相位和控制邏輯構(gòu)成。由于調(diào)制波形關(guān)于90°、180°、270°對(duì)稱所以波形ROM中僅保存了0~90°的波形瞬時(shí)值。工作時(shí),SA8282可根據(jù)地址發(fā)生器的信號(hào)直接從波形ROM中讀取波形數(shù)據(jù),然后通過(guò)相位控制邏輯將其組成0~360°的完整波形和三相波形,而不需要處理器進(jìn)行處理。
2.3 三相輸出控制電路
SA8282中的每相輸出控制電路均由脈沖取消和脈沖延時(shí)電路構(gòu)成。脈沖取消電路用于去掉脈沖寬度小于取消時(shí)間的脈沖,以保證最小輸出脈沖寬度大于器件的開(kāi)關(guān)周期。延時(shí)電路可保證死區(qū)間隔,其作用是在改變?nèi)我幌嘀袃蓚�(gè)開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)時(shí)提供一個(gè)較短的延遲時(shí)間,以使這段時(shí)間里的兩個(gè)開(kāi)關(guān)都處于關(guān)狀態(tài),從而防止在轉(zhuǎn)換瞬間橋臂開(kāi)關(guān)元件出現(xiàn)共通(兩個(gè)開(kāi)關(guān)在狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間造成直通短路)現(xiàn)象。
3 用SA8282組成的靜止逆變器
3.1 硬件組成
由SA8282組成的靜止逆變器的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示,該電路主要由以下幾個(gè)部分組成:
(1)控制電路
該逆變器的控制電路主要由MCS-51單片機(jī)最小系統(tǒng)、少量的外圍擴(kuò)展芯片和SA8282三相PWM發(fā)生器構(gòu)成。單片機(jī)用于完成對(duì)SA8282的初始化和輸出脈寬控制、頻率控制,同時(shí)完成開(kāi)環(huán)、閉環(huán)控制算法的運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理、模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的檢測(cè)以及保護(hù)功能的邏輯判斷等。由于SA8282和單片機(jī)共用一個(gè)石英晶體振蕩器,故同步性能穩(wěn)定,漂移小。
(2)驅(qū)動(dòng)電路
驅(qū)動(dòng)電路由EXB840構(gòu)成。SA8282輸出的PWM信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)模塊EXB840可直接驅(qū)動(dòng)IGBT,且隔離性能好,抗干擾能力強(qiáng),同時(shí)具有過(guò)流檢測(cè)及電路關(guān)斷等功能。一旦EXB840檢測(cè)到過(guò)流信號(hào),它將迅速向SA8282發(fā)出高電平保護(hù)信號(hào)同時(shí)封鎖IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并高速切斷電路,低速關(guān)斷IGBT。
(3)主電路
本系統(tǒng)的主電路為AC-DC-AC逆變電路。輸入的三相交流電壓經(jīng)整流、濾波后將直流電壓供給逆變器。主開(kāi)關(guān)器件用六單元IGBT模塊和緩沖電路來(lái)構(gòu)成三相逆變器。其輸出則采用隔離降壓變壓器,因此可滿足不同輸出電壓的要求。
3.2 軟件設(shè)計(jì)
軟件程序設(shè)計(jì)是整個(gè)逆變器控制的核心,它決定著逆變器的輸出特性,如電壓、頻率范圍、穩(wěn)定度、諧波含量、保護(hù)功能和可靠性等。圖4為本系統(tǒng)的程序流程框圖。
在軟件的主程序中SA8282初始化命令和控制命令的參數(shù)計(jì)算及設(shè)置主要用來(lái)確定頻率調(diào)節(jié)范圍、死區(qū)時(shí)間、輸出電壓幅值和中心頻率等。軟啟動(dòng)決定著系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)輸出電壓由低逐漸升高的緩變過(guò)程。電壓、頻率調(diào)整主要是將A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算處理后去控制SA8282輸出的電壓和頻率。過(guò)載保護(hù)程序的作用是在外接負(fù)載達(dá)到額定負(fù)載的120%時(shí),能使系統(tǒng)在延時(shí)一段時(shí)間后關(guān)閉SA8282,以達(dá)到關(guān)斷IGBT輸出的目的。短路保護(hù)程序可在外接負(fù)載大于額定負(fù)載200%時(shí),立即關(guān)閉系統(tǒng)。
由于本電路采用MCS-51單片機(jī)及三相PWM集成電路SA8282來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì),因而其控制電路大為簡(jiǎn)化,器件減少,結(jié)構(gòu)緊湊,同時(shí)也進(jìn)一步降低了成本,提高了可靠性。
關(guān)鍵詞:SA8282,三相PWM發(fā)生器,微處理器,工作原理,應(yīng)用電路
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