基于软开关技术的PWM变频调速系统
系统控制电路以8051单片机为中央单元,与825316位可编程计数/定时器、8155可编程RAM、I/O口扩展芯片及EPROM等组成HEF4752V的支持电路。
8051主要完成控制工作,向8253送时间常数和控制字。8253的三个计数器分别生成HEF4752V所需的fvct、ffct、frct和foct。8155用于扩展I/O口,接受控制字,给定各切换点的开关频率值。
鉴于本系统对精度要求不高,控制系统采用开环控制。利用PWMIC,使控制系统的软硬件设计较为简单,而且,本系统具有良好的保护功能和检测功能,系统输出的电压波形中谐波次数也很高,极易滤除。
HEF4752共分8个载波区段,载波频率比N=15、21、30、42、60、84、120、168,载波频率比与输出频率的关系见表1。对应每个载波频率比区段,FCT计数器送出2N个δi数据供脉宽调制用。在相同的载波频率比N下,fvct越高,则调幅比a越小,使输出电压越低。这样,就得到了经双边调制的某相输出信号。当载波频率比N与fvct确定以后,一个周期中调制值δi的变化规律也就相应确定。
表1 载波频率比与输出频率的关系
HEF4752输出SPWM波的频率f是由FCT时钟计数器经3360分频后得到的。而开关频率fr则是FCT计数器经与载波频率比N的8个值对应的8组分频器分频后得到。这8组分频器分频数分别是224(对应N=15)、160、112、80、56、40、28、20(对应N=168)。必须根据开关器件容许的开关频率来限制最高开关频率frmax。
在频率比变化点附近,为了避免不稳定,设置了频率比重叠区。
IGBT是电压驱动,对驱动电路的要求比较高,一般有分立元件构成的驱动电路和集成化专用驱动电路。本系统采用HL402具有先降栅压、后软关断的双重短路保护功能的芯片。其性能更好,整机的可靠性更高及体积更小。
42系统应用软件的设计
在系统应用软件的设计过程中,本系统采用了如下措施:
(1)HEF4752各端口的连接
HEF4752的三个时钟输入,由8253的三个计数器输出,计数器的"0"号输出端,接到HEF4752的FCT时钟输入端;计数器的"1"号输出端接到HEF4752V的OCT和RCT时钟输入端;计数器的"3"号输出端接到HEF4752的VCT时钟输入端。
(2)8253的时间常数
8253的计数时钟为2MHz,得到三个通道的时间常数为
0#ffct0012H
1#frct、foct0007H
2#fvct0008H
在程序中,我们规定控制方式字如表2所示。
表2 控制方式字内容
8051从8155读入控制方式字及输出频率,向8253送入相应的时间常数,按控制方式字提供的控制方式来控制。当系统没有接到中断信号的时候,仍按以前的方式输出,当系统接到中断信号时,8051会重新读入控制方式字和给定频率,改变输出状态。
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