正弦波三相变频电源的设计(2)

图2-2 PM30CSJ060内部电路

PM30CSJ060内部设有门极驱动控制电路、故障检测电路和保护电路，采用带有电流传感器的IGBT芯片。内置IGBT芯片带有许多起电流传感器作用的小单元，这些小单元的信号反馈到比较器上，以检测IGBT的主电流。

2.2.2变频电源主要硬件电路设计 2.2.2.1 主电路的设计

a . 主电路的框架图（图2-3）

图2-3 主电路的框架图

b．主电路电源整流

主电路电源经过桥式全波整流后进行电容滤波，生成直流电，作为逆变电路的直流电源。为保证系统安全性，交流电源入口处串联5A保险管。下面画出了主电路主电源输入的整流部分的电路图（图2-4）。

6

图2-4 整流电路

c. 电路工作电源设计

同时设计了系统工作所需要的四路直流稳压电源。下面画出了其中一路电源电路（图2-5）

图2-5 电源单元电路

2.2.2.2 信号的光耦隔离

DSP控制信号与PM30CSJ060之间通过高速光耦6N137进行隔离，隔离电路如图2-6所示。

图2-6 隔离电路

2.2.2.3 反馈电路设计

下图（图2-7）为由电压传感器输出信号反馈给DSP的反馈电路电压输出36V。电路主要由一个滞回比较器构成。当输入电压比预置电压高时输出低电平，反之输出高电平。输出的信号送给DSP处理。

7

图2-7 电压传感器反馈电路

2.3 测量系统方案实现及模块电路

2.3.1 测量系统方案实现

测量系统的设计主要为：利用单片机系统，通过电流传感器，电压传感器对线电压，线电流进行转换后，经过调理电路送入A/D，A/D经数模转换后送给单片机，对数据进行处理，计算。计算后通过液晶屏显示所测量的输出量，并显示出被测信号的波形。同时实时检测电流有效值，当电流有效值大于3.6A时，立刻通过I/O口控制过流保护模块切断主回路来实现过流保护。

系统结构框图如下图所示(图2-8)：

图2-8 测量系统结构框图

2.3.2 测量系统控制器的选择

8

测量系统的控制器选择单片机PIC18F452，它是八位RISC指令集单片机，本系统使用系统时钟20M。内置32k FLASH,1.5k RAM,内置10位8通道A/D。其强大的功能，和较高的速度可以满足对信号采集和数据计算处理的要求。

2.3.3 电流检测

测量系统采用电流传感器为BLF-S7系列中的BLF100-S7，它是应用霍尔效应的开环电流传感器，一般用于测量直流、交流及脉冲电流，原、副边回路之间高度电绝缘。

被采样电流经过电流传感器转换成电压信号，我们所用的A/D为单片机PIC18F452内置的十位八通道A/D，参考电压为5v。经电流传感器之后的电压如果想被A/D使用，需要加上调理电路以达到A/D的使用要求。由运放组成的调理电路如图（图2-9）：

图2-9 电流检测单元调理电路

2.3.4 电压检测

测量系统采用的电压传感器为LV28-P，它是应用霍尔原理的闭环(补偿)传感器，具有出色的精度和良好的线性度，低温漂等优点。同电流传感器相同，电压传感器也需要对其输出信号进行调理后才能输出给AD。

2.3.5 滤波及对单片机内置AD 的过压保护

由于被测信号频率为0－100Hz，故信号经调理后经过一阶阻容低通滤波后，送至A输入。因为AD输入的参考电源为0－5V为防止信号电压过大对AD造成破坏，在信号送至AD之前还要经过5.1V稳压管。滤波及对AD 的过压保护如图（图2-10）：

9

图2-10 单片机内置AD 的过压保护电路

三．软件设计

3.1. DSP主程序流程

DSP产生SPWM波形主程序程序流程图如下图所示（图3-1）

图3-1 DSP控制流程图

3.2 SPWM波实际产生算法

SPWM波的产生，首先存入DSP的FLASH中512点正弦表，读取正弦表每两个点之间的时间间隔既可决定输出正弦波的频率，而正弦表两个点之间时间间隔由定时器2决定。所以输出交流电源的频率与定时器2的计数值n有如下关系：

n?1 （3-1）

f?512?25?10?9对于不同频率根据公式（3-1）计算出正弦表中每两点对应的计数值n，作为定时器2的周期值，同时将周期数进行累加，在定时器1周期中断时，将累加值取出作为递增角度偏移，并将查表所得正弦值作为比较值赋给比较寄存器。通过外部按键可改变n，即可改变输出正弦波频率，进而实现变频的功能。

3.3 测量系统软件设计

测量系统软件主程序分为键盘扫描，波形显示，数据计算，测量显示几个部分。下图为测量系统的主流程图（图3-2）：

10