三相SPWM产生器SA8282在静止逆变器中的应用

时间: 2024-09-27 06:40:05 |   作者: GPS接口

  随着电力电子技术的持续不断的发展和电力电子科技类产品的一直更新，脉宽调制技术获得了愈来愈普遍的应用。一般会用的方法有两种，即模拟法和数字法。模拟电路较复杂，有温漂现象，影响精度，限制了系统的性能;数字法按照不同的数学模型用计算机算出各切换点，将其存入内存，然后通过查表及必要的计算产生PWM波，但数字法受内存影响较大，不能保证系统的精度。SA828、838系列三相、单相PWM产生器可与微处理器连接，完成外围控制功能，使系统智能化。微处理器只用很少的时间去控制它，因而有能力进行总系统的检测、保护、控制等。本文介绍了采用三相PWM产生器

  SA8282专用大规模集成电路芯片内部包含了波形、频率、幅值等控制信息。它采用独立的标准微处理器接口，成为一种通用可编程微机的外围接口芯片。

  ①全数字化SA8282与微处理器的连接，适用Intel和Motorola两种总线接口，编程简洁、方便。全数字化的脉冲输出有很高的精度和温度稳定性;

  ②工作方式灵活SA8282有六个标准的TTL电平输出，用来驱动逆变器的六个功率开关器件。直接通过软件设定载波频率、调制频率、调制比、最小脉宽、死区时间等工作参数，无需任何外接电路，节约了硬件成本;

  ③工作频率范围宽精度高三角载波频率可调，当时钟频率为12.5MHz时，则载波频率最高可达24kHz，输出调制频率最高可达4kHz，输出频率的分辨率可达12位字长。

  SA8282有两种封装形式：28脚双列直插式封装(如图1所示)与扁平小外形封装。

  ③输出及控制RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPHT、BPHB为标准的TTL电平输出端，即PWM驱动信号。TRIP指示输出封锁状态，低电平有效。SETTRIP为关断触发信号输入端。当输入出现高电平时，输出脚TRIP及六个PWM输出将被迅速地锁存在低电平状态，这种封锁信号只有在RST信号作用下才能解除。

  主要有总线控制、地址/数据总线位控制寄存器构成。它以控制字的形式来实现。在工作之前，先进行初始化，即从微处理器向初始化寄存器和控制寄存器输入控制字，进行系统参数设置。

  它由地址发生器、波形ROM及相位和控制逻辑所构成。由于调制波于90、180、270对称，所以波形ROM中仅存0～90的波形瞬时值，SA8282根据地址发生器的信号直接从波形ROM中读取波形数据，然后通过相位控制逻辑，把它组成0～360的完整波形和三相波形，而不需要微处理器的帮助。

  每相输出控制电路又由脉冲取消和脉冲延时电路构成。脉冲取消电路用来将脉冲宽度小于取消时间的脉冲去掉。延时电路保证死区间隔，以防止在转换瞬间桥路开关器件出现直通现象。

  8031单片机最小系统及少量的扩展外围芯片和SA8282三相PWM产生器构成本系统控制电路。单片机除完成SA8282的初始化、输出脉宽控制、频率控制外，同时完成开环、闭环控制算法的运算及数据处理，模拟信号与数字信号的检测、保护功能的逻辑判断等。

  驱动电路由EXB840构成。SA8282输出PWM信号通过驱动模块EXB840直接驱动IGBT管，隔离性能好，抗干扰能力强，同时具有过流检测及切断电路等功能。一旦EXB840检测到过流信号，则快速向SA8282发出保护高电平，封锁各路IGBT驱动信号，高速切断电路，关断IGBT。

  其形式为AC/DC/AC逆变电路。将输入的三相交流电压经整流、滤波后以直流电压供给逆变器。主开关器件选用日本富士公司IGBT6单元模块，加上缓冲电路构成本系统三相逆变器，输出采用隔离降压变压器，满足多种输出电压的要求。

  软件程序设计是整个逆变器控制的核心，它决定逆变器的输出特性，如电压、频率范围及稳定度、谐波含量、保护功能的完善，可靠性等。图4为本系统的程序流程图。

  主程序中，SA8282初始化命令和控制命令的参数计算及设置，大多数都用在确定频率调节范围、死区时间、输出电压幅值、中心频率等。

  电压、频率调整是将A/D转换的数据经计算处理后，去控制SA8282输出的电压、频率。当外接负载达到额定负载120%时，系统延时一段时间后起动过载保护程序，关断SA8282，达到封闭IGBT的目的。

  (a)电压、时间曲线(b)频率、电压曲线 u(t)与f(u)曲线试验结果及结语

  试验表明：逆变器采用8031单片机及三相PWM集成电路SA8282后，控制电路大为简化、器件减少、结构紧密相连，降低了成本，提高了可靠性。通过测试取得了比较理想的结果。相信SA828、838系列PWM波形产生器在变频领域有着较好的应用前景。