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          單相變頻電源?的主電路

          作者:admin 日期:2022-7-13 14:02:30 人氣:2   【

          大家好,我是小編。今天給大家介紹單相變頻電源,以下內容由小編整理,相關內容供以參考。

          5KVA單進單出變頻電源

          單相變頻電源的主電路采用交一直一交電壓型變頻電路,主要由整流、濾波、逆變組成。整流部分采用單相橋式整流模塊,實現AC/DC的轉換;濾波環節采用濾波電容來穩定直流電壓;逆變部分采用智能功率模塊DIP-IPM,實現DC/AC的轉換。變頻電源的控制回路用來調節電源系統輸出信號的頻率和幅值,實現變壓變頻。為保證系統安全可靠,設置了過壓欠壓檢測保護電路、光耦隔離驅動電路、輔助電源轉換電路等。

          根據控制電路的參數設置,SPWM 電路產生SPWM控制信號,經過光耦隔離驅動電路,控制智能功率模塊IPM開關器件。當系統出現短路、過流、過壓、欠壓、過熱等故障時,封鎖SPWM 輸出信號,關斷IPM 的輸出。

          3 SPWM調制技術

          專用于交流異步電機SPWM控制的集成電路。它除了根據設定參數產生合乎要求的SPWM脈沖外,還集成了多種保護功能,并可在緊急情況下,如短路和過載時快速關斷SPWM脈沖,保護逆變器和電機。其最大特點是可以獨立運行,無須微處理器控制。它的輸出頻率以及加速減速頻率都可由外接電位器在線連續調節。所有須定義的參數如載波頻率、死區時間、最小脈寬、調制波形、V/f曲線等均存儲在外接的廉價EEPROM中,上電時自動讀入SA866中。SA866有6種工作模式,與微處理器配合使用,基本做到了低價格多功能。

          SA866管腳排列如圖2所示。

          各管腳功能如下:

          (1)電源VDDD和VDDA分別為數字電源和模擬電源;VSSADC為A/D轉換電源,它們接一個+5V的電源;VSSD和VSSA分別為數字電源和模擬電源的地;VREFIN為A/D轉換參考電壓(+2.5V)。

          (2)串行接口SDA,SCL和CS用于從EEPROM獲取數據,分別為數據,時鐘和片選信號。

          (3)控制及輸出SETPOINT為頻率給定端,該腳的輸入電壓將決定系統的工作頻率;RACC和RDEC分別確定加速和減速的時間;RPHT、YPHT、BPHT和RPHB、YPHB、BPHB為橋臂脈沖信號輸出,其中RPHT、YPHT和BPHT分別對應三相輸出的上橋臂;RPHB、YPHB和BPHB分別對應三相輸出的下橋臂;DIR控制三相順序,該腳對應高低電平有兩個方向的PWM波供用戶選擇,高電平時輸出的相序為R—B—Y,低電平時輸出的相序為R—Y—B。

          (4)工作狀態選擇SERIAL決定與SA866連接的是EEPROM還是微處理器,高電平表示與EEPROM連接AGE0和PAGE1決定采用的是EEPROM的哪一頁參數。

          (5)保護VMON為過電壓信號輸入端,減速過程中此端電平若大于2.5V,就啟動過電壓保護動作,將輸出頻率固定在當前值;IMON為過電流信號輸入端,升速過程中,電平若大于2.5V,內部過流保護就動作,不再繼續升速,直到過流信號消失;SETTRIP為緊急停機信號,可快速禁止PWM脈沖輸出;TRIP端表示禁止輸出狀態,低電平有效,該信號只有在復位信號RESET下才能被解除。

          4 逆變技術

          在逆變部分,采用智能功率模塊PS21255。與常規的IGBT模塊相比,具有如下特點:

          (1)內含驅動電路IPM設定了內部IGBT的最佳驅動條件,驅動電路離IGBT較近,可以大大減少信號傳輸阻抗,且受外界干擾小,因此不需加反向偏壓,同時,本模塊采用自舉電路,從而擺脫了控制電源不共地的限制,使用一個電源,即可實現方便的控制。

          (2)內含各種保護使內部IGBT因故障損壞的幾率大大降低,這些保護包括短路保護(SC),控制電路欠壓保護(UV)等。

          (3)內部報警輸出(FO)信號送到控制PWM發生器,封鎖脈沖輸出,進而停止系統工作。

          (4)散熱效果好,采用陶瓷絕緣結構,扁平封裝,可以直接安裝在散熱器上。

          (5)端子布局合理,便于安裝,強弱電的輸出輸入端分別安排在模塊的兩側,做到盡量減少干擾。

          IPM(PS21255)模塊外部端子在布局上強弱電分開,P及N為直流輸入端,P為正端,N為負端;U,V,W為逆變器三相輸出端;UP,VP,WP為上橋臂U,V,W各相脈沖信號輸入端;UN,VN,WN為下橋臂U,V,W各相脈沖信號輸入端; FO為故障輸出端(低電平有效)??刂齐娐分饕刂齐娫?/p>

          5 電源系統的控制

          、SA866為核心的SPWM波發生器、隔離驅動及保護電路,如圖3所示。

          220V交流電經過整流濾波得到的直流電壓作為PS21255的逆變直流電壓輸入,SA866產生三相互差120。的3對SPWM信號,通過光電隔離作用于PS21255控制輸入端,在PS21255的輸出端輸出三相互差120。的SPWM波來驅動異步電機。通過改變輸出頻率,實現異步電機變頻調速。PS21255具有過熱、過(欠)壓、過流和過熱檢測及保護電路。當任何一種故障發生時,它將封鎖內部6只IGBT管,同時送出故障信號FO。

          控制電源采用7805和7815提供直流穩壓電源。

          SA866AE通過10位數模轉換器和外接正反方向腳,可實現轉速的連續調節和正反向切換。SA866工作于模式N3,通過外部電路接SETPOINT實現頻率的給定,RACC、RDEC接相應電路實現頻率的加速和減速,SERIAL端懸空。所有的運行參數,包括載波頻率、波形、最小脈沖寬度、死區脈寬和V/f曲線等都是通過外接的EEPROM編程。

          系統采用外接EEPROM 方式,EEPROM選用Atmel公司生產的AT93LC46,它只須+5V電壓即可工作,可重復擦寫106 次。該芯片的封裝為DIP一8,其中Vcc和Vss分別為5V電源輸入的正負端,CLK為時鐘信號輸入端,DI為數據輸入端,DO為數據輸出端,ORG為內部數據的存儲結構,可進行8位或16位選擇,其相應的引腳分別與SA866AE的SDA、CS和SCL引腳相連。所有的可編程參數均存在EEPROM 中,PAGE0、PAGE1用來選擇存儲器93LC46的4個頁面數據。系統在上電或復位后,通過串行口自動下載,從EEPROM將參數字讀人SA866,并依據所設定的參數字產生相應的脈沖波形,以控制主電路中模塊的開或關。

          為了保證逆變系統安全可靠運行,在IPM主電路和控制電路之間設置了保護及隔離驅動電路。當IPM發生欠壓、過流、過溫、短路保護時,即UV、OC、OT、SC中任一故障時,其故障輸出信號持續時間tfo為1.8ms(SC持續時間會長一些),此時間內IPM會封鎖門極驅動,關斷IPM。故障輸出信號持續時間結束后,IPM內部自動復位,門極驅動通道開放。因此器件自身產生的故障信號是非保持性的,如果tfo結束后故障源仍舊沒有排除,IPM就會重復自動保護過程,反復動作。過流、短路、過熱保護動作都是非常惡劣的運行狀況,應避免其反復動作,因此僅靠IPM內部保護電路還不能完全實現器件的自我保護。要使系統真正安全、可靠運行,需要輔助的外圍保護電路。

          由于輸入電壓和反饋能量都將直接反映在直流環節上,所以,整個系統的電壓電流檢測及保護取樣均集中在直流環節。本設計中,在SPWM接口電路SA866前置一級帶控制端的高速光耦6N137,使得SA866產生的SPWM信號經過隔離放大后驅動IPM的三相6路脈沖信號輸入端。IPM的故障輸出信號FO送入可控光耦6N137,經隔離后與SA866的SETTRIP端相連,當IPM故障報警時,信號FO快速向SA866發出保護高電平,快速切斷SPWM的控制信號通道,關斷IPM,實現了保護功能。

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          此文關鍵字:單相變頻電源,STS靜態切換開關,雙電源

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