通用變頻器的硬件電路設(shè)計(jì)
基于DSP的通用變頻調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖
其中主電路部分由整流電路、濾波電路、逆變電路(IPM)和IPM驅(qū)動(dòng)電路與吸收電路組成。
其工作原理是把單相交流電壓通過(guò)不可控整流模塊變?yōu)橹绷麟妷?，整流后的脈動(dòng)電壓再經(jīng)過(guò)大電容C1，C2平滑后成為穩(wěn)定的直流電壓。IPM逆變電路對(duì)該直流電壓進(jìn)行斬波，形成電壓和頻率均可調(diào)的三相交流電，提供給電機(jī)。
系統(tǒng)保護(hù)電路包括過(guò)壓、欠壓保護(hù)、限流啟動(dòng)、IPM故障保護(hù)與泵升控制等。過(guò)壓、欠壓保護(hù)是利用電阻分壓采集母線電壓，與規(guī)定值相比較；限流啟動(dòng)是由于開(kāi)啟主回路時(shí)，大電容充電瞬間引起的電流過(guò)大，這樣可能會(huì)損壞整流橋，因此在主回路上串聯(lián)限流電阻R1，當(dāng)電容電壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)，啟動(dòng)繼電器把R1短路，主回路進(jìn)入正常工作狀態(tài)；
IPM故障保護(hù)是IPM內(nèi)部集成的各種保護(hù)功能，包括過(guò)電流保護(hù)功能、短路保護(hù)功能、控制電源欠電壓保護(hù)和管殼及管芯溫度過(guò)熱保護(hù)。把上述各種故障信號(hào)進(jìn)行綜合處理后形成總的故障信號(hào)送入DSP(TMS320LF2407A)的PDPINTA故障中斷入口，進(jìn)而封鎖DSP的PWM波輸出。
控制電路包括DSP最小系統(tǒng)電路、頻率輸入電路、光耦隔離電路等。最小系統(tǒng)由DSP本身和外擴(kuò)的數(shù)據(jù)SRAM、程序SRAM、復(fù)位電路、晶振、譯碼電路、電源轉(zhuǎn)換電路和仿真接口JTAG電路組成，仿真接口JTAG電路是為了實(shí)現(xiàn)在線仿真，同時(shí)在調(diào)試過(guò)程裝載數(shù)據(jù)代碼和程序代碼；
頻率輸入電路可以設(shè)置系統(tǒng)要輸出的SPWM波的頻率；光耦隔離電路是為了把DSP輸出的弱電信號(hào)和主電路的強(qiáng)電信號(hào)進(jìn)行可靠隔離。
主電路原理圖如下圖所示，由整流電路、濾波電路、逆變電路(IPM)和IPM的吸收電路組成。
主電路采用典型的交－直－交電壓源型通用變頻器結(jié)構(gòu)，輸入功率級(jí)采用單相橋式不可控整流電路RB1，整流輸出經(jīng)中間環(huán)節(jié)大電容(由C1到C4電容組成)濾波，獲得平滑的直流電壓。
逆變部分通過(guò)功率器件IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，輸出交變的脈沖電壓序列。由于功率器件開(kāi)關(guān)頻率過(guò)高，會(huì)產(chǎn)生電壓尖脈沖，因此需要吸收電路來(lái)消除該尖峰。
圖中C5為C型吸收電路，R6到R11和C6到C11組成RC型吸收電路。發(fā)光二極管DS1用來(lái)顯示濾波電容兩端的電量。
主電路原理圖
下面詳細(xì)介紹各個(gè)部分電路及元件參數(shù)。(被控電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：△聯(lián)接，額定功率為PN=60W，額定電壓UN=220V，額定電流IN=0.28A，額定頻率fN=50Hz，額定轉(zhuǎn)速nN=1400r/min。)
整流電路由4個(gè)整流二極管組成單相不可控整流橋，它們將電源的單相交流全波整流成直流。整流電路因變頻器輸出功率大小不同而異。
小功率的，輸入電源多用220V，整流電路為單相全波整流橋；大功率的，一般用三相380V電源，整流電路為三相橋式全波整流電路。本設(shè)計(jì)采用的是單相整流橋。
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