基于SA8282的三相逆變電源設計

4.1控制電路

　　單片機AT89C51及少量的外圍擴展接口和SA8282三相SPWM產生器構成控制電路。單片機對SA8282進行初始化和輸出脈寬控制、頻率控制，同時完成對開環、閉環控制算法的運算和數據處理。模擬信號與數字信號的以及保護功能的邏輯判斷等，由于SA8282和AT89C51共用一個石英晶體震蕩器，故同步性能穩定，漂移小。單片機對逆變器輸出電壓的閉環控制原理如圖3所示，單片機采用PI算法調節SA8282參數從而控制逆變電源輸出電壓。

4.2驅動電路

　　采用具有自保護功能的IGBT厚膜驅動集成電路HL402B，并配以外圍接口器件，可應用于額定容量為200A/1.2kV和400A/600V的IGBT功率器件的直接門極驅動。HL402B驅動IGBT的外部接線如圖4所示。

　　HL402B的優點是①自身具有降柵壓和軟關斷的雙重保護功能，其降柵壓延遲時間，軟關斷斜率均可通過外接電容器進行整定；②能適應不同飽和壓降的IGBT驅動和保護，在軟關斷和降柵壓的同時能輸出報警信號；③其內部有帶靜電屏蔽的光電藕合器，可用來實現與輸入部分的隔離，顯著提高了其抗共模干擾的能力；④可對信號進行脈沖功率放大，因逆變電路使用了6只IGBT，故需6只HL402B來驅動。

5.系統軟件設計

　　由于系統采用了SA8282 SPWM產生器，編程工作量大大減少，系統程序如圖5所示，包括初始化程序、顯示程序、按鍵監控程序、單周期工作測試、調壓U、調頻F、連續工作控制等模塊。在初始化程序中，單片機對SA8282選送控制字，用于確定頻率、死區時間、輸出電壓控制等。電壓、頻率的調整是把A/D轉換的數據，經單片機處理后，根據設定值和實際值的差通過PI運算控制SA8282輸出的電壓和頻率。顯示程序將電壓、電流、頻率的數值通過LED分別顯示出來。其中連續工作控制程序模塊包括數據采集、PI電壓控制運算、頻率控制等子程序。電壓、頻率給定和實際電壓值通過A/D轉換數據采集、運算處理后，控制SA8282的輸出電壓SPWM脈寬和頻率，從而控制逆變器輸出電壓和輸出頻率。

6.系統保護及抗干擾措施

　　逆變電源系統的主電路及H橋保護通過電流和電壓互感器對逆變器輸出進行監測，HL402B對IGBT的過流過壓進行監測，一旦主電路及H橋發生異常，關機信號直接通過SA8282的SETTRIP端關閉PWM輸出，單片機軟件保護程序采集硬件電路送來的保護信號，發出關機命令，同時顯示報警信號。軟件保護程序也可從根據測試數據進行判斷過流過壓并進行保護控制。在控制程序中設置了Watchdog Timer防止單片機死機。特別是對單片機控制電路的供電電源采用高品質進線濾波器，可以有效地去除電源干擾。PCB板走線的合理趨向和分布，減少有害的耦合。對IGBT的柵極驅動電路采取Kelvin接地，保護H橋。

7.結束語

　　實驗表明，利用單片計算機與SA8282三相脈寬調制波發生器的組合，大大簡化了控制電路，減小了器件數量，縮小了體積，降低了成本，提高了載波頻率，使輸出波形為純正弦。由測試結果可見，電壓穩定度小于1，頻率穩定度為0.05，總諧波含量為1。其實驗波形如圖6所示。若超負載達到200時，短路保護立即關閉電源，實施緊急保護，從而滿足了性能指標的要求，采用厚膜驅動電路，具有自保護功能，采用硬件和軟件雙重保護使系統主電路和IGBT逆變器的工作更加可靠。控制器采用閉環控制，提高了系統的輸出精度。

　　如果將逆變器作為變頻電源，用于交流電機的變頻調速系統時，則只需改變對SA8282初始化控制字的設定，就能方便地改變輸出交流電的頻率和工作電壓，省去了大量的編程工作，還能做到實時控制。由于波形為純正弦波，減少諧波影響，提高工作效率。