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單片機與SA8282控制的SPWM變頻電源

時間：2010-03-29 11:22:12

關鍵字：單片機 SPWM 變頻電源控制

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[導讀]摘要：介紹以8051為控制器，結合專用的SPWM集成電路，設計三相SPWM變頻電源。系統(tǒng)主電路形式采用AC-DC-AC結構。逆變部分選用IGBT單元模塊加上并聯(lián)緩沖電路，輸入采用三相全波不可控整流電路，提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)。

    ADO～AD7：8位地址與數(shù)據復用總線，用于從微處理器接收地址與數(shù)據信息；
    ：此3個引腳為Intel(Motorola)控制模式；SA8282在工作時可自動適應Intel或Motorola控制模式，當ALE(AS)管腳變?yōu)楦唠娖綍r，SA8282內部檢測電路將自動鎖存RD(DS)線上的狀態(tài)，如果檢測結果為低電平，則采用MO-TOROLA控制模式；如果檢測結果為高電平，則采用Intel控制模式；
   ：復位端，低電平有效；
   ：片選輸入，該控制線可使SA8282與其他外圍接口芯片共享同一組總線。
    RPHT，RPHB，YPHT，YPHB，BPHT，BPHB：標準TTL電平輸出端口(即PWM驅動信號)，可分別驅動三相逆變器的6個功率開關器件；
    ：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；
    SETTRIP：關斷觸發(fā)信號輸入端，當輸入為高時，TRIP及6個PWM輸出端將被迅速鎖存在低電平狀態(tài)，且只有在RST復位時才能解除；
    WSS：波形采樣同步端口；
    ZPPB，ZPPY，ZPPR：分別是三相信號的零相位脈沖輸出端；
    CLK：時鐘信號輸入端；
    VDD：+5 V偏置電源；
    VSS：接地端。
1．2 主要特點
    (1)全數(shù)字化。SA8282與微處理器相連時，可自動適應Intel和Motorola兩種總線接口，而且編程簡捷方便。它的全數(shù)字化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6個標準的TTL電平輸出端，可以驅動逆變器的6個功率開關器件。電路的載波頻率、調制頻率、調制比、最小脈寬、死區(qū)時間等工作參數(shù)均可直接通過軟件設定，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，當時鐘頻率為12．5 MHz時，載波頻率最高可達24 kHz，輸出調制頻率最高可達4 kHz，輸出頻率的分辨率為12位。

2 硬件設計
由SA8282構成的三相變頻變壓電源電路結構圖如圖2所示，是SA8282與單片機AT89C51連接應用電路。

傳送控制參數(shù)后，判斷SA8282允許輸出，則開始輸出SPWM控制信號，逆變器開始工作。工作過程中，單片機不斷地處理檢測反饋回來的信號，控制SA8282調整輸出的SPWM控制信號，控制系統(tǒng)的輸出狀態(tài)，以滿足系統(tǒng)的性能要求。在系統(tǒng)正常工作過程中，不斷更新看門狗定時器。防止其溢出而中斷SPWM控制信號的輸出。初始化程序，實現(xiàn)鍵盤處理、刷新處理與下位機和其他程序主要完成硬件器件工作方式的設定、系統(tǒng)運行參數(shù)和變量的初始化等。

4 結語
這里涉及的變頻電源輸出三相對稱交流電的頻率范圍為20～100Hz，各相電壓有效值之差小于0．5 V；輸出電壓波形接近正弦波，用示波器觀察無明顯失真；且當輸入電壓為198～242 V，負載電流有效值為0．5～3 A時，輸出線電壓有效值應保持在36 V，誤差的絕對值小于5％。
在利用單片機和集成芯片配合產生SPWM波形控制逆變開關的通斷，控制算法更加容易實現(xiàn)編程，使得系統(tǒng)結構簡單，控制精度高，可靠性強，同時參數(shù)修改容易、編程任務少，單片機的處理任務大為減輕。并且，由于可通過SA8282對三相輸出電壓分別進行調整，可在存在三相不平衡負載的場合中得到應用。