SPVC三相电力控制专题应用例.doc

第十三章 SPVC三相电力控制专题应用例 13-1 SPVC三相电力驱动电路简介 TMS320F2407芯片中芯片中,除了CAN系统外,另一个最重要的特殊功能就是空间向量控制SPVC的三相电力控制,驱动电路可使用IGBT或MOSFET来驱动,驱动电路如下图13-1为专用的三相马达PWM驱动模块,分成三大部分说明: 图13-1 西德IXYS公司MUBW 25-12 A7三相PWM换流,变流及煞车模块 (1).换流器(Converter三相整流器) 最大额定耐压 1600V 平均额定耐流25A最大瞬间电流 300A (2).变流器(三相Inverter) 最大额定耐压Vces 1200V 平均额定耐流35A(80℃),额定耐压Vges=+/-20V瞬间额定功率 225W(25℃) (3).DC煞车(DC Brake) 最大额定耐压Vces 1200V 平均额定耐流20A(80℃),额定耐压Vges=+/-20V瞬间额定功率 105W(25℃) 此驱动模块使用在成品比较方便,但在初期作设计,实验,测试若不小心损坏一颗IGBT/CMOS或二极管则必须整组更换是划不来的,因此笔者从新以单体的IGBT及二极管来组构,单体IGBT特性如下图13-2: 图13-2 IXGH 24N60CD1 单体IGBT耐压600V,额定电流24A((110℃) 单体双二极管整流器DSP8-12特性如下图13-3: 图13-3 DSP8 单体整流二极管耐压1200V,额定电流17A((100℃ Sine) 以单体的IGBT及二极管组构成三相PWM向量空间驱动电路则如图13-4电路所示: 图13-4 单体的IGBT及二极管组构成三相PWM向量空间驱动电路 13-2 三相电力控制实验模块电路简介 为了作各种三相或单相的交流或直流负载组件,如马达或加热器等等,必须以 图13-1的功率驱动电路来加以控制,内含负载过载保护,二相的负载电流侦测限幅电路,及IGBT的光隔离驱动器等,如下图13-5所示: 图13-5 三相及单相IGBT驱动电路及其保护和电流侦测电路 以JP3的20Pin牛角座与SN-DSP2407实验发展系统的JP17直接对应连结控制,其中的PWM1-PWM7(PA6, PA7及PB0-PB3)则连接到GAL16V8作驱动及保护控制,其对应输出PWMTO1-PWMTO6连接到光隔离偶合驱动芯片TLP250D 以负向来驱动IGBT作PWM的ON/OFF控制,TLP250D最大输出驱动电流2A足以驱动IGBT输出10A的负载,此光隔离驱动器供应电压为10-35V,转态速度高达 0.5US(最大),因此极适合驱动达50KHZ的PWM控制, TLP250D方块结构电路如图13-6所示,另一个PWM7由JP3的T1PWM=PB4一样透过GAL输出PWMTO7加到U10的TLP250D来驱动DC煞车的IGBT作控制,此七个独立的IGBT驱动器由于驱动准位以及为了防止干扰及误动作,故需要作光隔离驱动,也因此需要独立的四组驱动供应电源. 图13-6 TLP250D光隔离偶合功率驱动器的电路方块结构图 为了防止不小心或程序的错误而造成损坏驱动组件甚至发生危险,故电路实验保护措施是相当重要的,因此在三相整流输出端串接保险丝,并在回流端串接二个250W的灯泡作限流保护,假如需要驱动更大的输出电流时,将二个10Ω/25W 电流检测器并联,当过载或短路时将触发2N25光偶合器引发SCR导通输出准位接到GAL将所有PWM输出脉冲OFF关掉作保护,故障排除后必需压按SWPB按钮才可恢复正常驱动控制. 三相PWM输出中的Upo相及Vpo相输出分别经过电流线圈感应电流输出到U及V的负载端,而线圈感应电磁经由HALL霍尔转换成电压值作为电流的侦测,并经由OPA的准位调整个别输入到TMS320F2407的Adcin00及Adcin01作ADC将电压转换成数字值,以便对应于各相电流的侦测回授控制,令如定转距马达控制,或是定电流的变频器功率控制等等的应用. 图13-7 三相及单相IGBT驱动电路及其保护和电流侦测电路实验面板图 马达转速的侦测,可经由JP12连接座引入后接到DSP的CAP3(PA5)端座速度检测运算比较,以便进行闭回路的定速电力控制,对应于AC伺服马达或DC伺服马达的定位控制,则可将马达同轴编码器(Encoder)或光学尺检测QEP1/QEP2讯号接引到JP1作回授输入的闭回路控制,JP1同时可将单相马达或DC马达的 DCMTDA及DCMTDB线圈端引入作PWM驱动控制,此DCMTDA及DCMTDB可透过JP8选择接到IGBT驱动的Vpo及Upo端控制驱动,或是改由马