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基于SA4828的变频器设计
徐 志 跃
(北京航空航天大学 电工电子中心, 北京100083)
摘要:本文介绍了利用大规模专用集成电路SA4828设计变频器的方法。内容包括:SA4828的特性介绍及变频器的主电路、驱动电路、隔离电源、保护电路、速度检测、调速系统等部件的设计方法。
关键词:变频调速、正弦脉宽调制、智能功率模块
Design of Inverter Based on SA4828 for AC Motor
Xu Zhiyue
(Electrical Electronic Center, Beihang University, Beijing 100083)
Abstract: A method how to make use of the special LSIC SA4828 to design an inverter for AC motor driver is raised in this paper. The contents including the characteristics of SA4828, the main circuit for the inverter, drive circuit, insulated power supply, protection circuit, speed detection as well as speed adjusting system are discussed.
Key words: Variable frequency speed adjustment,SPWM,IPM
1 概述
交流电动机,尤其是感应异步电动机,具有结构简单、价格低廉、坚固耐用、维护方便,可工作在恶劣的环境中等突出的优点,在伺服驱动系统中越来越受到人们的关注。其中,应用最广的当属变频调速技术,它以变频器向交流电动机供电。变频器可以把原先固定电压和频率的交流电源转换为可变电压、可变频率的特殊的交流电源。因此,变频器已经成为交流调速的核心部件。
要想做到改变交流电源频率的同时改变其电压的幅值,实现恒转矩调速,可以采用一种叫做SPWM的方法。即用一个低频的正弦波去调制一个高频的三角形的载波,得到一串等幅不等宽的脉冲。它里面包含有一个基波分量和极少的谐波。改变调制波的频率和幅值,就可以改变脉冲串里的基波分量的频率和幅值,也就实现了异步电动机的VVVF(可变压可变频)调速。
按照上述SPWM的工作原理,逆变器中开关管的开关时间要由调制波与载波的交点来确定。在调制波的频率、幅值和载波的频率这三个参数中,不论哪一个发生变化,都将使得载波与调制波的交点发生变化。因此,在每一次变频调整时,都要重新计算交点的坐标。这是一组超越方程,单片机的计算能力和速度显然难以胜任。过去最常用的办法是,把各种频率和电压对应的交点坐标事先计算好,用表格的形式存放起来,使用时通过查表来调用。这样将占用大量的存储器和CPU的资源,使其无法发挥更好的作用。
近年来一些厂家研制出了专门用于生成三相SPWM波控制信号的大规模集成电路芯片,如SA4828等。采用这样的集成电路芯片,可以大大地减轻CPU的负担,仅当需要改变频率和电压时,单片机才去干预SA4828,使控制系统可以空出更多的时间用于检测和监控。
2 SA4828的特性
2.1 SA4828的性能特点
SA4828是英国MITEL公司研制出的一种专门用于三相SPWM信号发生和控制的集成电路芯片。它采用28引脚,分DIP和SOIC两种封装。它可以和大部分的单片机连接,也可以单独使用。芯片的主要特性是:全数字控制;兼容Intel和Motorola系列的单片机;载波频率最高可达24kHz;输出调制波频率范围为0~4kHz;16位调速分辨率;8位调压分辨率;内部ROM固化3种可选波形;可设定死区时间和删除最小脉宽;可实现正反转控制;可以单独设定各相的输出电压幅值以适应不平衡负载;有看门狗定时器。
2.2 SA4828的引脚功能
SA4828的引脚如图1所示,大体可以分为三类信号:
(1)与单片机的接口信号
ADO~AD7 、WR、RD、ALE可直接与地址/数据复用的单片机相连。此时,总线选择信号MUX接+5V,地址/数据引脚RS不用
(2)输入信号
CS 片选信号
CLK 时钟信号,最高频率为24.576MHz
RESET 复位信号,禁止输出
SET TRIP 关断信号,高电平时可快速关断全部SPWM信号
(3)输出信号
RT、YT、BY 控制三相逆变桥的三个上桥臂的开关管
RB、YB、BB 控制三相逆变桥的三个下桥臂的开关管。
它们是标准的TTL信号,有12mA的驱动能力,可直接驱动光耦。
ZPPR
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