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单相变频电源​的主电路

作者:admin 日期:2022-7-13 14:02:30 人气:10   【

大家好,我是小编。今天给大家介绍单相变频电源,以下内容由小编整理,相关内容供以参考。

5KVA单进单出变频电源

单相变频电源的主电路采用交一直一交电压型变频电路,主要由整流、滤波、逆变组成。整流部分采用单相桥式整流模块,实现AC/DC的转换;滤波环节采用滤波电容来稳定直流电压;逆变部分采用智能功率模块DIP-IPM,实现DC/AC的转换。变频电源的控制回路用来调节电源系统输出信号的频率和幅值,实现变压变频。为保证系统安全可靠,设置了过压欠压检测保护电路、光耦隔离驱动电路、辅助电源转换电路等。

根据控制电路的参数设置,SPWM 电路产生SPWM控制信号,经过光耦隔离驱动电路,控制智能功率模块IPM开关器件。当系统出现短路、过流、过压、欠压、过热等故障时,封锁SPWM 输出信号,关断IPM 的输出。

3 SPWM调制技术

专用于交流异步电机SPWM控制的集成电路。它除了根据设定参数产生合乎要求的SPWM脉冲外,还集成了多种保护功能,并可在紧急情况下,如短路和过载时快速关断SPWM脉冲,保护逆变器和电机。其最大特点是可以独立运行,无须微处理器控制。它的输出频率以及加速减速频率都可由外接电位器在线连续调节。所有须定义的参数如载波频率、死区时间、最小脉宽、调制波形、V/f曲线等均存储在外接的廉价EEPROM中,上电时自动读入SA866中。SA866有6种工作模式,与微处理器配合使用,基本做到了低价格多功能。

SA866管脚排列如图2所示。

各管脚功能如下:

(1)电源VDDD和VDDA分别为数字电源和模拟电源;VSSADC为A/D转换电源,它们接一个+5V的电源;VSSD和VSSA分别为数字电源和模拟电源的地;VREFIN为A/D转换参考电压(+2.5V)。

(2)串行接口SDA,SCL和CS用于从EEPROM获取数据,分别为数据,时钟和片选信号。

(3)控制及输出SETPOINT为频率给定端,该脚的输入电压将决定系统的工作频率;RACC和RDEC分别确定加速和减速的时间;RPHT、YPHT、BPHT和RPHB、YPHB、BPHB为桥臂脉冲信号输出,其中RPHT、YPHT和BPHT分别对应三相输出的上桥臂;RPHB、YPHB和BPHB分别对应三相输出的下桥臂;DIR控制三相顺序,该脚对应高低电平有两个方向的PWM波供用户选择,高电平时输出的相序为R—B—Y,低电平时输出的相序为R—Y—B。

(4)工作状态选择SERIAL决定与SA866连接的是EEPROM还是微处理器,高电平表示与EEPROM连接AGE0和PAGE1决定采用的是EEPROM的哪一页参数。

(5)保护VMON为过电压信号输入端,减速过程中此端电平若大于2.5V,就启动过电压保护动作,将输出频率固定在当前值;IMON为过电流信号输入端,升速过程中,电平若大于2.5V,内部过流保护就动作,不再继续升速,直到过流信号消失;SETTRIP为紧急停机信号,可快速禁止PWM脉冲输出;TRIP端表示禁止输出状态,低电平有效,该信号只有在复位信号RESET下才能被解除。

4 逆变技术

在逆变部分,采用智能功率模块PS21255。与常规的IGBT模块相比,具有如下特点:

(1)内含驱动电路IPM设定了内部IGBT的最佳驱动条件,驱动电路离IGBT较近,可以大大减少信号传输阻抗,且受外界干扰小,因此不需加反向偏压,同时,本模块采用自举电路,从而摆脱了控制电源不共地的限制,使用一个电源,即可实现方便的控制。

(2)内含各种保护使内部IGBT因故障损坏的几率大大降低,这些保护包括短路保护(SC),控制电路欠压保护(UV)等。

(3)内部报警输出(FO)信号送到控制PWM发生器,封锁脉冲输出,进而停止系统工作。

(4)散热效果好,采用陶瓷绝缘结构,扁平封装,可以直接安装在散热器上。

(5)端子布局合理,便于安装,强弱电的输出输入端分别安排在模块的两侧,做到尽量减少干扰。

IPM(PS21255)模块外部端子在布局上强弱电分开,P及N为直流输入端,P为正端,N为负端;U,V,W为逆变器三相输出端;UP,VP,WP为上桥臂U,V,W各相脉冲信号输入端;UN,VN,WN为下桥臂U,V,W各相脉冲信号输入端; FO为故障输出端(低电平有效)。控制电路主要包括控制电源

5 电源系统的控制

、SA866为核心的SPWM波发生器、隔离驱动及保护电路,如图3所示。

220V交流电经过整流滤波得到的直流电压作为PS21255的逆变直流电压输入,SA866产生三相互差120。的3对SPWM信号,通过光电隔离作用于PS21255控制输入端,在PS21255的输出端输出三相互差120。的SPWM波来驱动异步电机。通过改变输出频率,实现异步电机变频调速。PS21255具有过热、过(欠)压、过流和过热检测及保护电路。当任何一种故障发生时,它将封锁内部6只IGBT管,同时送出故障信号FO。

控制电源采用7805和7815提供直流稳压电源。

SA866AE通过10位数模转换器和外接正反方向脚,可实现转速的连续调节和正反向切换。SA866工作于模式N3,通过外部电路接SETPOINT实现频率的给定,RACC、RDEC接相应电路实现频率的加速和减速,SERIAL端悬空。所有的运行参数,包括载波频率、波形、最小脉冲宽度、死区脉宽和V/f曲线等都是通过外接的EEPROM编程。

系统采用外接EEPROM 方式,EEPROM选用Atmel公司生产的AT93LC46,它只须+5V电压即可工作,可重复擦写106 次。该芯片的封装为DIP一8,其中Vcc和Vss分别为5V电源输入的正负端,CLK为时钟信号输入端,DI为数据输入端,DO为数据输出端,ORG为内部数据的存储结构,可进行8位或16位选择,其相应的引脚分别与SA866AE的SDA、CS和SCL引脚相连。所有的可编程参数均存在EEPROM 中,PAGE0、PAGE1用来选择存储器93LC46的4个页面数据。系统在上电或复位后,通过串行口自动下载,从EEPROM将参数字读人SA866,并依据所设定的参数字产生相应的脉冲波形,以控制主电路中模块的开或关。

为了保证逆变系统安全可靠运行,在IPM主电路和控制电路之间设置了保护及隔离驱动电路。当IPM发生欠压、过流、过温、短路保护时,即UV、OC、OT、SC中任一故障时,其故障输出信号持续时间tfo为1.8ms(SC持续时间会长一些),此时间内IPM会封锁门极驱动,关断IPM。故障输出信号持续时间结束后,IPM内部自动复位,门极驱动通道开放。因此器件自身产生的故障信号是非保持性的,如果tfo结束后故障源仍旧没有排除,IPM就会重复自动保护过程,反复动作。过流、短路、过热保护动作都是非常恶劣的运行状况,应避免其反复动作,因此仅靠IPM内部保护电路还不能完全实现器件的自我保护。要使系统真正安全、可靠运行,需要辅助的外围保护电路。

由于输入电压和反馈能量都将直接反映在直流环节上,所以,整个系统的电压电流检测及保护取样均集中在直流环节。本设计中,在SPWM接口电路SA866前置一级带控制端的高速光耦6N137,使得SA866产生的SPWM信号经过隔离放大后驱动IPM的三相6路脉冲信号输入端。IPM的故障输出信号FO送入可控光耦6N137,经隔离后与SA866的SETTRIP端相连,当IPM故障报警时,信号FO快速向SA866发出保护高电平,快速切断SPWM的控制信号通道,关断IPM,实现了保护功能。

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此文关键字:单相变频电源,STS静态切换开关,双电源

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