一種基于SA4828的三相組合式逆變器設(shè)計原理
引言
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/227624.htm電源設(shè)備是一種量大面廣、通用性很強的電子產(chǎn)品。幾乎在現(xiàn)代通訊、電子儀器、計算機、工業(yè)自動化、電力工程、國防等部門都要使用電源,在其它各個行業(yè)及日常生活中,電源也得到了廣泛應用。隨著科學技術(shù)的發(fā)展,對電源設(shè)備也提出了更高的要求。為了滿足眾多的用戶,電源的規(guī)格品種是越來越多,由于電源的應用對象具有多樣性、新穎性和復雜性,所以電源設(shè)備不僅要做到高質(zhì)量、高效率、高可靠性,而且要有適應其各式各樣負載的輸出特征。三相輸出的逆變電源,在集中供電等多數(shù)情況下,都會面臨三相負載不平衡問題,嚴重的是負載100%不平衡。即使電源在安裝使用之初,盡量分配三相負載達到平衡,可在用電過程中卻無法保證三相負載同時開、關(guān)機,加上逆變器內(nèi)阻比起發(fā)電機的內(nèi)阻要大得多,因而引起的各種影響不得忽視。
為了取得標準一致便于分析,將三相負載100%不平衡,定義為兩種情況,第一種情況為其中一相滿載,另外兩相空載;第二種情況為兩相滿載,另一相空載。
我們大致統(tǒng)計一下負載不平衡對輸出電壓的影響,如表1所示。
表1負載不平衡對輸出電壓的影響
三相負載不平衡度 0%~20% 21%~35% 36%~50% 51%~100%
三相電壓不平衡度 2% 5% 10% ≥10%
一般三相逆變電源,輸出電壓的不平衡度指標為2%。從表1可看出,當負載不平衡度>20%時,電壓不平衡度已經(jīng)超標。
三相負載100%不平衡時,引起逆變器的輸出有的相電壓升高,有的相電壓降低,使逆變器無法正常工作,甚至造成負載損壞。于是解決三相逆變電源,在負載100%不平衡時,能正常工作刻不容緩。然而,單純要求用戶在使用過程中,保持三相負載平衡,顯然不現(xiàn)實,只有在逆變電源本身尋找切實可行的解決辦法。
目前解決負載100%不平衡,采用的辦法有兩種,一是將輸出變壓器,三相繞組重新分配后再串聯(lián)起來。這種方法雖然簡單,部分解決了負載不平衡,但沒有徹底解決負載100%不平衡的情況,同時電壓的穩(wěn)定度不高。二是將逆變部分,分為三個獨立的橋式逆變器,然后按相位差120°、240°的相序,組合為一個三相輸出的逆變電源。這種系統(tǒng)徹底解決了負載100%不平衡的問題,結(jié)構(gòu)關(guān)系非常明確,保證了三相輸出電壓平衡,電壓穩(wěn)定度高。但電路較復雜,器件增多,成本提高。在產(chǎn)品設(shè)計之初,必須考慮產(chǎn)品最終的各項技術(shù)指標及性能,然后決定系統(tǒng)的工作模式與控制方式。綜合以上兩種方案,我們在研制新產(chǎn)品過程中,為了達到較好的輸出電壓穩(wěn)定度和平衡度,采取了第二種方案。在系統(tǒng)設(shè)計中優(yōu)化電路,減少器件,降低成本。特別是采用MITEL公司的 SA4828與單片機,簡化控制電路取得較明顯效果。
圖1系統(tǒng)原理框圖
圖2 SA4828管腳圖
系統(tǒng)構(gòu)成
主電路主要由AC/DC整流濾波、DC/AC三個獨立的單相橋式逆變器、輸出濾波三大部分所構(gòu)成。原理框圖如圖1所示。
輸入三相380V、50Hz交流電壓,經(jīng)EMI抑制、整流、濾波后的直流高壓,供給三個單相半橋逆變器。三個逆變器分別在控制電路相位差 120℃、240℃的驅(qū)動信號作用下,輸出SPWM波形。最后經(jīng)三個獨立的變壓器及濾波電路,組合成所需要的三相輸出電壓。其中逆變器開關(guān)管,采用了 IPM智能模塊,由于開關(guān)管兩端通、斷峰值電壓很小,所以不需再加特殊的吸收電路。輸出變壓器采用了集成電感技術(shù),使變壓、濾波一體化,降低了噪聲,提高了效率,增加了可靠性。電路簡單明了,無論負載如何不平衡,都不會使三相輸出電壓的不平衡度超標。
控制方案
本系統(tǒng)采用三相高精度PWM波產(chǎn)生器SA4828與單片機為主,構(gòu)成控制電路。SA4828是MITEL公司繼SA828、 SA838PWM波產(chǎn)生器系列之后,推出的新一代性能更優(yōu)、功能更強的大規(guī)模集成電路。它與微處理器連接,完成了所有外圍的檢測、控制和保護等功能,使系統(tǒng)智能化。1SA4828簡介
(1)SA4828主要特點
①靈活的控制功
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