基于單片機與SPWM控制的應急電源逆變電路設計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
功率元件智能功率模塊IGBT-IPM是以功率器件IGBT為主體，同時把驅動電路、多種保護電路及報警電路等功能電路集成在同一模塊內的新型混合集成電路。用智能功率模塊作為電源的功率器件，可以簡化硬件電路的設計，縮小電源體積，更主要的是提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。在選用智能功率模塊IPM時，根據電壓和電流的定額選擇。功率元件的電流定額考慮(2～3)倍的安全裕量。計算電流時應滿足在輸入電壓波動為最低時仍能滿足輸出功率。根據給定的技術參數計算功率元件的最大輸出功率、額定電流值、額定電壓值，最終選用100 A／600 V的智能功率模塊，型號為PM100CVA60。
3 逆變控制器設計
控制電路的功能主要是產生SPWM驅動信號。SPWM是實現逆變器輸出交流電壓調節(jié)、減小輸出電壓諧波的一種控制方法。利用SPWM控制構成的逆變器調節(jié)性能好，調節(jié)速度快，可使調節(jié)過程中頻率和電壓相配合，以獲得好的動態(tài)性能，輸出電壓波形接近正弦。為了實現此功能及逆變電路的數字化，本文利用單片機和專用SPWM波形發(fā)生器SA4828集成電路構成逆變控制器。該種方法軟件編程簡單，應急電源對波形產生的處理時間少，并能保證波形具有較高精度，而且硬件連接簡單。
3．1 三相SPWM波形發(fā)生器SA4828
3．1．1 SA4828的性能特點
SA4828是英國MITEL公司研制出的一種專用于三相SPWM信號發(fā)生和控制的集成電路芯片。具有精度高、抗干擾能力強、外圍電路簡單、無溫漂等優(yōu)點，主要用于逆變電源、變頻調速及應急電源等工業(yè)領域。芯片的主要特性是：具有增強型微處理器接口，可與更多單片機兼容；可以單獨調整各相輸出，可以用于任意不平衡負載；內置“看門狗”定時器進行監(jiān)控，程序運行安全可靠；提供了軟復位控制功能；調制波頻率采用16位，增加了頻率的分辨率，提高了逆變器輸出頻率的精度；片內ROM提供三種可供選擇的波形，適用于多種應用場合，其中能提供的純正弦波可用于靜止逆變電源和單相交流調速。
3．1．2 SA4828的工作原理
SA4828原理框圖如圖3所示。它接收并存儲微處理器初始化命令和控制命令，主要由總線控制、地址／數據總線、存儲器、控制寄存器組成，以控制字的形式實現。三相輸出控制電路的每相輸出控制電路由脈沖取消和脈沖延時電路構成，脈沖取消將脈沖寬度小于取消時間的脈沖去掉，延時電路保證死區(qū)間隔，以防止在轉換瞬間橋路開關器件出現直通現象。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/179107.htm
三種不同波形的選擇通過傳輸給初始化寄存器和控制寄存器的命令來設置三種波形ROM。“看門狗”電路在接受單片機發(fā)出的命令時，一旦出現問題，總線控制會發(fā)出復位“看門狗”信號，使“看門狗”延時關斷驅動信號。SA4828增設了8個寄存器單元以提高頻率精度及能獨立控制三相波形幅值。系統(tǒng)進行初始化時，微處理器通過SA4828內部的總線控制和譯碼電路向其初始化寄存器中寫數據，完成載波頻率、調制頻率的范圍、脈沖延遲時間及計數器復位的設置。在運行過程中，實時地向控制寄存器中寫數據，實現對調制波頻率、調制波幅值、正／反轉、過調制、輸出禁止等參數的刷新，使RPHT，RPHB，YPHT，YPHTB，BPHTB，BPHT6個引腳輸出的SPWM信號發(fā)生改變。
3．2 控制電路硬件設計
以SA4828與單片機C8051F020為核心構成的控制器電路設計如圖4所示。控制電路根據給定的參數輸出三相SPWM信號給智能功率模塊IP-M，實現對功率晶體管的通斷控制。
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