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一种小功率通用变频器的设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:采用高集成度的专用芯片SA866和智能功率模块PS21255开发了一种小功率通用变频器。试验和实际应用表明,该变频器性能好、价格低、可靠性较高。

    关键词:变频器;正弦波脉宽调制;专用集成电路;智能功率模块

引言

由于电力电子技术的飞速发展,交流变频调速已上升为电气传动的主流,正在逐步取代传统的直流传动。而从性价比的角度来看,交流变频调速装置已经优于直流调速装置。

异步电机的变频调速不仅可以实现平滑调节,还有着许多其他交流调速系统不可比拟的优点:交流变频调速在频率范围、动态响应、调速精度、低频转矩、转差补偿、通信功能、智能控制、功率因数、工作效率、使用方便等方面的优势是其他的交流调速方式难以达到的,并以体积小、重量轻、通用性强、保护功能完善、可靠性高、操作简便等优点,深受钢铁、冶金、矿山、石油、化工、医药、纺织、机械、电力、轻工、造纸、印刷、卷烟、自来水等行业的欢迎,社会效益非常显著。

变频调速虽然在各个方面有其优势,但其早期昂贵的造价和可靠性问题使许多用户望而却步。降低造价和提高可靠性一直是交流变频调速的重要课题。

本文针对一般小功率交流异步电动机变频调速的要求,采用上世纪90年代末才推出的多功能高集成度专用SPWM控制芯片SA866和智能功率模块PS21255开发了一种新型通用变频器。其整?结构简洁,具有比较完善的功能,满足了空调、洗衣机等家电及小型纺织、塑料加工等工业的自动化生产线对变频器低成本、高可靠性、高性能的要求,并已经在广东、江苏等多家工厂生产中得到应用。
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1 SA866和PS21255功能介绍

1.1 SA866功能简介

1.1.1 功能特点

SA866是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。它的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。

1.1.2 管脚说明

该芯片采用PLCC封装,共有32个管脚,各管脚排列如图1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,RPHB,YPHB和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。

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;PAGE0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。
一种小功率通用变频器的设计

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