當(dāng)前位置:首頁 > 電源 > 功率器件
[導(dǎo)讀]0 引言   隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,空調(diào)車、豪華車也進(jìn)入了新的發(fā)展階段。空調(diào)逆變器是一種新型高效無污染“綠色”能源,其應(yīng)用前景非常廣闊?! PWM技術(shù)是空調(diào)逆變器中主要的控制技術(shù),要生成SPWM脈沖常采用兩種

0 引言

  隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,空調(diào)車、豪華車也進(jìn)入了新的發(fā)展階段??照{(diào)逆變器是一種新型高效無污染“綠色”能源,其應(yīng)用前景非常廣闊。

  SPWM技術(shù)是空調(diào)逆變器中主要的控制技術(shù),要生成SPWM脈沖常采用兩種方法:一是由模擬電路生成;二是由單片機(jī)等數(shù)字電路生成。前者電路復(fù)雜,抗干擾性能差,有溫漂現(xiàn)象,系統(tǒng)可靠性和一致性低;數(shù)字方法則利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算,這樣系統(tǒng)一致性很高,沒用溫漂現(xiàn)象,同時(shí)調(diào)試工作量大大降低。INTEL公司推出的16位微處理器N87C196MC/MD是專為電機(jī)拖動(dòng)設(shè)置的低成本單片機(jī)芯片,片內(nèi)集成了一個(gè)3相波形發(fā)生器WFG(Wave Form Generator),這一外設(shè)裝置大大簡化了產(chǎn)生SPWM波形的控制軟件和外部硬件,完成整套控制電路十分簡潔。

  1 N87C1 96MC片內(nèi)波形發(fā)生器簡介

  1.1 WFG的功能特點(diǎn)

  N87C196MC片內(nèi)WFG有3個(gè)同步的PWM模塊,每個(gè)模塊包含一個(gè)相位比較寄存器、一個(gè)無信號(hào)時(shí)間發(fā)生器和一對(duì)可編程的輸出,即WFG可產(chǎn)生獨(dú)立的3對(duì)6個(gè)PWM波形,它們有共同的載波頻率、無信號(hào)時(shí)間和操作模式。一旦工作以后,WFG只要求單片機(jī)在改變PWM的占空比時(shí)對(duì)WG COMPX寄存器改變賦值即可。

  WFG產(chǎn)生SPWM波形是在下列專用寄存器的控制下完成的。

  a.雙向計(jì)數(shù)寄存器WG COUNT。16位雙向計(jì)數(shù)器是3對(duì)輸出信號(hào)的時(shí)基發(fā)生器。它的時(shí)鐘頻率是振蕩頻率處于2,每個(gè)狀態(tài)周期WG COUNT改變一個(gè)計(jì)數(shù)值。用戶可對(duì)WG RELOAD寄存器進(jìn)行寫操作,而它的值周期地裝入到計(jì)數(shù)器中。

  b.重裝載寄存器WG RELOAD。該寄存器實(shí)際包含一對(duì)1 6位寄存器,當(dāng)讀或?qū)懺摷拇嫫鲿r(shí),訪問的是WG RELOAD寄存器。寫到WG_RELOAD的值,被周期地(取決于操作方式)裝入到第二個(gè)寄存器。這后一個(gè)寄存器叫做計(jì)數(shù)器比較寄存器,它是WG_COUNT實(shí)際與之比較的時(shí)間寄存器。

  c.相位比較寄存器WG_COMPx。共有3個(gè)(X=1,2,3)可讀寫的16位相位比較緩沖器。每一個(gè)相位比較緩沖器有一個(gè)關(guān)聯(lián)的比較寄存器,它的值與每次計(jì)數(shù)后的WG_COUNT相比較。這些寄存器不能直接被用戶訪問。

  d.控制寄存器WG_CON。WG_CON是一個(gè)16位寄存器??煽刂朴?jì)數(shù)方式及產(chǎn)生3個(gè)10位無信號(hào)時(shí)間(deadtime)。利用無信號(hào)時(shí)間重裝載寄存器可以隨時(shí)改變無信號(hào)時(shí)間。

  e.輸出控制緩沖寄存器WG_OUT??捎糜谶x擇輸出引腳的輸出信號(hào)方式??蓪?duì)每個(gè)引腳獨(dú)立定義有效狀態(tài)。

  1.2 WFG的基本工作原理

  a.從功能上,WFG可分為3部分:時(shí)基發(fā)生器、相位驅(qū)動(dòng)通道和控制電路。

  (1)時(shí)基發(fā)生器為PWM建立載波周期。該周期值取決于WG_RELOAD的值;

  (2)相位驅(qū)動(dòng)通道決定PWM波形的占空比,共有3個(gè)獨(dú)立的相位驅(qū)動(dòng)通道,每一個(gè)通道有一對(duì)可編程輸出,每個(gè)相位驅(qū)動(dòng)器包含一個(gè)可編程的無信號(hào)時(shí)間發(fā)生器;

  (3)控制電路包含一些用來確定工作模式和其它配置信息的寄存器。

  b.時(shí)基發(fā)生器WG_COUNT有4種工作方式。當(dāng)選通波形發(fā)生器工作時(shí),根據(jù)所選擇的工作方式,作為時(shí)基發(fā)生器的WG_COUNT連續(xù)向上計(jì)數(shù)或向上/向下計(jì)數(shù),每次計(jì)數(shù)時(shí),WG_COUNT內(nèi)容與計(jì)數(shù)比較寄存器WG_RELOAD的值作比較,當(dāng)二者匹配時(shí),按所選擇的工作方式產(chǎn)生相應(yīng)操作。

  我們一般選擇第0種工作模式,中心對(duì)準(zhǔn)PWM方式:

  載波周期Tc=(4×WG RELOAD)/Fxtal(μ s)

  不考慮無信號(hào)時(shí)間,輸出"有效"的時(shí)間Toutput=(4×WG_COMPx)/Fxtal(μ s)。

  不考慮無信號(hào)時(shí)間,占空比=(WG COMPx/WG RELOAD)×100%。

  其中Fxtal為XTAL1引腳上晶振頻率,MHz;WG COMPx為16位值,等于或小于WG_RELOAD,如果大于WG_RELOAD的值輸出占空比為1。

  由上式可知,WG COMPX值的變化,改變了PWM波的占空比。而SPWM波形的產(chǎn)生正是由正弦規(guī)律的數(shù)據(jù)值經(jīng)計(jì)算后賦給WG COMPX的,每一次中斷都賦給WG COMPX一個(gè)隨正弦規(guī)律變化的值,從而產(chǎn)生一系列脈寬不等的SPWM波。

  c.WFG的中斷。與波形發(fā)生器有關(guān)的中斷有2種:WFG中斷和EXTINT中斷。WFG中斷在重裝載WG COUNT時(shí)產(chǎn)生。方式0在WG_COUNT=WG_RELOAD時(shí)產(chǎn)生一次WFG中斷,每次中斷都產(chǎn)生一個(gè)正弦規(guī)律的脈沖波,從而形成SPWM波。

  EXTINT中斷由保護(hù)電路產(chǎn)生??删幊淘O(shè)置產(chǎn)生中斷的方式是邊沿觸發(fā)或電平觸發(fā),當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到過流信號(hào),單片機(jī)自動(dòng)封鎖SPWM波形,從而關(guān)斷IGBT, 來保護(hù)電力電子開關(guān)器件。

2 空調(diào)逆變器主回路

  空調(diào)逆變電源主要由下列幾個(gè)部分組成:

  2.1 主電路

  它的形式為DC/AC逆變電路。輸入電壓為DC600V,經(jīng)輸入接觸器、預(yù)充電電路、支撐電容供給逆變器。主開關(guān)器件選用德國SIEMENS公司的2單元IGBT模塊,加上輸出濾波電路構(gòu)成空調(diào)逆變器。輸出用隔離變壓器得到三相四線電。[!--empirenews.page--]

  2.2 控制電路

  N87C196MC微處理器以及少量外圍芯片構(gòu)成本電源控制電路,十分簡潔。單片機(jī)產(chǎn)生三相6路SPWM信號(hào),同時(shí)完成輸入電壓、輸出電壓、輸入電流等采樣,檢測保護(hù),封鎖SPWM脈沖信號(hào),保護(hù)IGBT等功能。

  2.3 驅(qū)動(dòng)電路

  逆變器驅(qū)動(dòng)電路采用日本三菱公司為驅(qū)動(dòng)IGBT設(shè)計(jì)的專用集成電路M5 7962L,加少量外圍元件構(gòu)成。N87C196MC輸出SPWM信號(hào)通過外圍電路放大后直接給驅(qū)動(dòng)模塊,驅(qū)動(dòng)模塊直接驅(qū)動(dòng)IGBT管,最大可驅(qū)動(dòng)400AIGBT。當(dāng)M57962L檢測到IGBT管上C、E極電壓高與8V,而且此時(shí)IGBT管開通時(shí),持續(xù)時(shí)間大于2.5 μ s,則發(fā)出故障信號(hào),同時(shí)封鎖驅(qū)動(dòng)波形,并且發(fā)出故障信號(hào)給N87C196MC,單片機(jī)產(chǎn)生EXTINT中斷,封鎖各路SPWM信號(hào),高速關(guān)斷IGBT。

  3 軟件設(shè)計(jì)

  軟件是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心,所有的電路均為軟件來服務(wù),它決定逆變器的性能,如輸出電壓穩(wěn)定度、輸出諧波含量。

  輸出電壓值、電流限流值均由瑞士LEM公司霍爾傳感器來檢測,經(jīng)整理后給保護(hù)電路和N87C196MC,經(jīng)N87C196MC片內(nèi)A/D通道轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。輸出電壓給定值經(jīng)運(yùn)算作為穩(wěn)壓的依據(jù)。

  4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

  按照上述電路制作了一臺(tái)三相35kVA的空調(diào)電源。主要參數(shù)是輸入為DC600V,三相輸出380V/50HZ。取載波頻率6kHz,無信號(hào)時(shí)間2.5 μ s。采用輸出濾波(濾波電容50 μ F,電感O.6mH)后輸出電壓,用FLUKE電源分析儀測,總諧波含量3%,效率為97%。

  實(shí)驗(yàn)表明,在研制空調(diào)逆變器過程中,采用了INTEL公司單片機(jī)N87C196MC后,整個(gè)控制電路只需加少量外圍器件,結(jié)構(gòu)緊湊,降低了成本,提高了可靠性。通過測試取得了比較理想的結(jié)果。同時(shí),只需通過改變軟件,該系統(tǒng)即可用于單相逆變電源,應(yīng)用十分靈活,因此作者認(rèn)為N87C196MC單片機(jī)在電機(jī)拖動(dòng)控制領(lǐng)域有良好的實(shí)用價(jià)值。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動(dòng)力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉