Intel80C196MC微处理器在静止逆变电源中的应用

/WGRELOAD）×100％

式中WGRELOAD——16位值；

Fxtal——XTAL1引脚上晶振频率，MHz；

WG－COMPx——16位值，等于或小于WG－RELOAD。

边沿对准PWM方式，载波周期Tc=(2×WG－RELOAD)/Fxtal(μs)

不考虑无信号时间，输出“有效”的时间Toutput=(2×WG－COMPx)/Fxtal(μs)

不考虑无信号时间，占空比=（WG－COMPx/WG－RELOAD）×100％

由上式可知，WG－COMPx值的变化，改变了PWM波的占空比。而SPWM波形的产生正是由储存的正弦函数数据值经计算后赋给WG－COMPx，每一次中断都赋给WG－COMPx一个随正弦规律变化的值，从而产生一系列脉宽不等的脉冲列来近似正弦波。

（3）WFG的中断

与波形发生器有关的2种中断：WFG中断和EXTINT中断。

WFG中断是重装载WG－COUNT时产生。不同的工作方式，有不同的重装载方式，每个PWM周期，方式0在WG－COUNT=WG－RELOAD时产生一次WFG中断，方式1在WG－COUNT=WG－RELOAD和WG－COUNT=1时都产生中断。

EXTINT中断由保护电路产生。可编程设置产生中断的方式，在整个系统检测过流信号，保护电力电子开关器件。

3逆变电源硬件电路

静止逆变电源的硬件结构如图1所示，它主要由下列几个部分组成。

3.1主电路

它的形式为AC/DC/AC逆变电路。输入三相交流电压经整流、滤波后供给逆变器。主开关器件选用日本三菱公司2单元IGBT模块CM75DY－24H，加上缓冲电路构成本系统三相逆变电源。输出采用隔离降压变压器。

3.2控制电路

80C196MC微处理器最小系统及少量外围芯片构成本系统控制电路。单片机产生三相6路SPWM信号，同时完成频率显示，闭环稳压限流控制，检测保护，封锁SPWM脉冲信号等功能。

3.3驱动电路

本逆变电源驱动电路采用日本三菱公司为驱动IGBT设计的专用集成电路M57959L，加少许外围元件构成。80C196MC输出SPWM信号可通过驱动模块M57959L直接驱动IGBT管。当M57959L检测到IGBT管上的过流信号时，若持续时间大于2.5μs，则发出故障信号，否则保护电路不动作。故障信号产生EXTINT中断，封锁各路SPWM信号，高速关断IGBT。其典型应用电路如图2所示。

图1系统主电路

图2M57959L典型应用电路

图3软件结构

图480C196MC生成的SPWM信号

图5经M57959L隔离输出的驱动信号

图6输出电压波形

图7频谱分析所得波形

4软件设计软件程序设计是整个逆变电源控制的核心，它决定逆变电源输出的特性，如：电压范围及稳定度，谐波含量，保护功能的完善，可靠性等。稳压限流逆变电源框图如图3所示。

软件设计中，80C196MC初始化命令、控制命令的参数计算及SPWM波形的生成、死区时间等，请参阅参考文献。

输出电压值、电流限流值均由电位器给定，经80C196MC片内A/D通道转换成数字量。电压给定值经运算处理作为调制深度系数，控制M57959L输出SPWM信号。

5实验结果及结论

按照上述硬件电路制作了1台三相8kVA的静止逆变电源。主要参数是三相输入380V，50Hz，三相输出220V，400Hz。取载波频率6.4kHz，死区时间5μs。用SignalView通用信号分析软件采集到隔离前后的调制深度系数M=0.87时的SPWM信号如图4,图5所示。

采用L型滤波（滤波电容15μF，电感0.37mH）后输出电压波形如图6所示（为方便，降压采集）.

以该软件对输出波形进行频谱分析后的波形如图7所示。

用YOKOGAWAModelWT2030DigitalPowerMeter测试仪测得该静止逆变电源的主要技术指标为：

电压稳定度（负载变化100％，输入变化10％）1％；

总谐波含量2.7％；整机效率85％以上。

实验表明，在研制逆变电源过程中，采用了16位单片机80C196MC最小系统后，整个控制电路大大简化，器件减少，结构紧凑，降低了成本，在16位方式下数据处理快，系统反应灵敏，提高了可靠性。通过测试取得了比较理想的结果。同时，只需改变编程软件中的两个数据，该系统可用于单相逆变电源。相信80C196MC微处理器在变频智能控制领域有较好的实用价值和推广前景。