基于單片機與SPWM控制應急電源逆變電路設計

　　1、三相SPWM波形發生器SA4828

　　1.1、SA4828的性能特點

　　SA4828是英國MITEL公司研制出的一種專用于三相SPWM信號發生和控制的集成電路芯片。具有精度高、抗干擾能力強、外圍電路簡單、無溫漂等優點，主要用于逆變電源、變頻調速及應急電源等工業領域。芯片的主要特性是：具有增強型微處理器接口，可與更多單片機兼容;可以單獨調整各相輸出，可以用于任意不平衡負載;內置“看門狗”定時器進行監控，程序運行安全可靠;提供了軟復位控制功能;調制波頻率采用16位，增加了頻率的分辨率，提高了逆變器輸出頻率的精度;片內ROM提供三種可供選擇的波形，適用于多種應用場合，其中能提供的純正弦波可用于靜止逆變電源和單相交流調速。

　　1.2、SA4828的工作原理

　　SA4828原理框圖如圖3所示。它接收并存儲微處理器初始化命令和控制命令，主要由總線控制、地址/數據總線、存儲器、控制寄存器組成，以控制字的形式實現。三相輸出控制電路的每相輸出控制電路由脈沖取消和脈沖延時電路構成，脈沖取消將脈沖寬度小于取消時間的脈沖去掉，延時電路保證死區間隔，以防止在轉換瞬間橋路開關器件出現直通現象。

　　圖3 SA4828原理

　　三種不同波形的選擇通過傳輸給初始化寄存器和控制寄存器的命令來設置三種波形ROM.“看門狗”電路在接受單片機發出的命令時，一旦出現問題，總線控制會發出復位“看門狗”信號，使“看門狗”延時關斷驅動信號。SA4828增設了8個寄存器單元以提高頻率精度及能獨立控制三相波形幅值。系統進行初始化時，微處理器通過SA4828內部的總線控制和譯碼電路向其初始化寄存器中寫數據，完成載波頻率、調制頻率的范圍、脈沖延遲時間及計數器復位的設置。在運行過程中，實時地向控制寄存器中寫數據，實現對調制波頻率、調制波幅值、正/反轉、過調制、輸出禁止等參數的刷新，使RPHT，RPHB，YPHT，YPHTB，BPHTB，BPHT6個引腳輸出的SPWM信號發生改變。

　　2、控制電路硬件設計

　　以SA4828與單片機C8051F020為核心構成的控制器電路設計如圖4所示。控制電路根據給定的參數輸出三相SPWM信號給智能功率模塊IP-M，實現對功率晶體管的通斷控制。C8051F020通過8位P0端口與SA4828的地址、數據管腳AD0～AD7相連，工作時，單片機首先對SA4828進行初始化，定義載波頻率，電源頻率范圍、死區、最小脈沖取消時間等參數。然后向SA4828的控制寄存器傳送電源的頻率控制字和幅度控制字等參數。正常工作時，根據需要對SA4828的控制數據進行修改，實現系統的反饋與實時控制，以及調壓控制。為實現系統的穩壓功能，采用平均值反饋PI調節。輸出電壓經隔離送入C8051F020單片機的A/D轉換口即P3.0口，轉換結果參與PI運算，運算結果即為SA4828幅度控制寄存器的控制字。從RPHT～BPHB的6個引腳輸出相應頻率和電壓的SPWM控制信號，經隔離電路后，分別控制智能功率模塊IPM的6個IGBT的導通與截止，最后在3個輸出端上產生對稱的三相SPWM電壓。SA4828作為單片機的外設，與單片機并聯，通過對單片機編程，只需將SPWM的初始化信息和控制信息寫入SA4828的相關寄存器，即產生精確的全數字化的三相的SPWM波形。

　　圖4 SA4828的接口