基于单片机与SPWM控制的应急电源逆变电路设计
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功率元件智能功率模块IGBT-IPM是以功率器件IGBT为主体，同时把驱动电路、多种保护电路及报警电路等功能电路集成在同一模块内的新型混合集成电路。用智能功率模块作为电源的功率器件，可以简化硬件电路的设计，缩小电源体积，更主要的是提高了系统的安全性和可靠性。在选用智能功率模块IPM时，根据电压和电流的定额选择。功率元件的电流定额考虑(2～3)倍的安全裕量。计算电流时应满足在输入电压波动为最低时仍能满足输出功率。根据给定的技术参数计算功率元件的最大输出功率、额定电流值、额定电压值，最终选用100 A／600 V的智能功率模块，型号为PM100CVA60。
3 逆变控制器设计
控制电路的功能主要是产生SPWM驱动信号。SPWM是实现逆变器输出交流电压调节、减小输出电压谐波的一种控制方法。利用SPWM控制构成的逆变器调节性能好，调节速度快，可使调节过程中频率和电压相配合，以获得好的动态性能，输出电压波形接近正弦。为了实现此功能及逆变电路的数字化，本文利用单片机和专用SPWM波形发生器SA4828集成电路构成逆变控制器。该种方法软件编程简单，应急电源对波形产生的处理时间少，并能保证波形具有较高精度，而且硬件连接简单。
3．1 三相SPWM波形发生器SA4828
3．1．1 SA4828的性能特点
SA4828是英国MITEL公司研制出的一种专用于三相SPWM信号发生和控制的集成电路芯片。具有精度高、抗干扰能力强、外围电路简单、无温漂等优点，主要用于逆变电源、变频调速及应急电源等工业领域。芯片的主要特性是：具有增强型微处理器接口，可与更多单片机兼容；可以单独调整各相输出，可以用于任意不平衡负载；内置“看门狗”定时器进行监控，程序运行安全可靠；提供了软复位控制功能；调制波频率采用16位，增加了频率的分辨率，提高了逆变器输出频率的精度；片内ROM提供三种可供选择的波形，适用于多种应用场合，其中能提供的纯正弦波可用于静止逆变电源和单相交流调速。
3．1．2 SA4828的工作原理
SA4828原理框图如图3所示。它接收并存储微处理器初始化命令和控制命令，主要由总线控制、地址／数据总线、存储器、控制寄存器组成，以控制字的形式实现。三相输出控制电路的每相输出控制电路由脉冲取消和脉冲延时电路构成，脉冲取消将脉冲宽度小于取消时间的脉冲去掉，延时电路保证死区间隔，以防止在转换瞬间桥路开关器件出现直通现象。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/179107.htm
三种不同波形的选择通过传输给初始化寄存器和控制寄存器的命令来设置三种波形ROM。“看门狗”电路在接受单片机发出的命令时，一旦出现问题，总线控制会发出复位“看门狗”信号，使“看门狗”延时关断驱动信号。SA4828增设了8个寄存器单元以提高频率精度及能独立控制三相波形幅值。系统进行初始化时，微处理器通过SA4828内部的总线控制和译码电路向其初始化寄存器中写数据，完成载波频率、调制频率的范围、脉冲延迟时间及计数器复位的设置。在运行过程中，实时地向控制寄存器中写数据，实现对调制波频率、调制波幅值、正／反转、过调制、输出禁止等参数的刷新，使RPHT，RPHB，YPHT，YPHTB，BPHTB，BPHT6个引脚输出的SPWM信号发生改变。
3．2 控制电路硬件设计
以SA4828与单片机C8051F020为核心构成的控制器电路设计如图4所示。控制电路根据给定的参数输出三相SPWM信号给智能功率模块IP-M，实现对功率晶体管的通断控制。
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