基于87C196MH的车载逆变电源设计.pdf

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本设计巧妙地利用了高功率因数PWM控制芯片L4981A的Boost结构的功率校正电路来实现直流升压变换器的设计。提出了一种以87C19MH为
DC 400 V 滤波 IPM 驱动电路 欠压保护 过压保护 单片机 输出电压 过流保护 控制系统 检测 缺相保护 故障示 L. com 图3主控电路结构 子工程网 当单片机上电启动后首先经历一个软启动过程,该过程屮单片机主要完成检 测输入电压过欠压、输入电流过流和IPM电流过流故障。若无故障,则单片机根 据输出电压反馈值调整SPwM的载波频率和调制比,使输出电压稳定。 当输出电压稳定后,单片机启动缺相保扩,检测输岀电压是否跌落。如果发 生缺相故障,单片机将停止输岀驱动脉冲,并且点亮软件故障指示灯。同吋,亠 逆变电路正常工作的同时,单片机继续实时检测其他故障情况,一旦发生故障将 停止输岀SP晽M信号并点亮故障指示灯,进入软件保护状态。这样保证了逆变电 源工作在安全状态 3.1单片机控制系统设计 单片机通过地址总线和数据总线分别控制片外 EPROM和锁存器,其中8位数 据总线和14位地址总线的低8位分时复用。 EPROM存放单片机程序,当单片机 上电后将运行 EPROM屮的程序。锁存器起到数据暂存作用,当读取 EPROM某个地 址中的程序吋,先由单片机对 EPROM进行地址操作,然后通过锁存器暂存地址总 线的低8位,此时它们作为8位数据总线将选定地址中的程序送入单片机去执行 在控制系统中,单片机第46~48引脚对输出三相电压进行采样,第40引脚 为外部参考电压输入,第62引脚为故障信号输入,第30~35引脚为PWM输出, 第12^16引脚为高6位地址总线,第1724引脚为低8位地址总线和8位数据总 线的复用总线 单片机对输出电压进行采样,并且实时监控各个故障信号。同时根据输出电 压的反馈量调整SPWM的调制比,调节输出电压有效值。 3.2驱动电路设计 图4所示为驱动电咯,该电路的作用就是把单片机输出的SPM驱动信号经 过光耦隔离并适当放大,然后送到IPM模块的相应管脚,进而控制IPM内部IGBT 的开通和关断。光耦主要用来实现主电路和控制电路之间的信号连接,满足主电 路和控制电烙之间的电气隔离。本设计中选用HP公司的光耦HCPL-4503,该芯 片有效地起到信号隔离和电压放人作用,完成驱动IPM的目的。 R22 NC 7 v ANODE VB I kn CPU-3 CATHODE vO6 HINI NC GND 5 0C201 R271 1kΩ oFweel ofweek. com 图4mM驱动电跳电子工程网 4实验研究 为了验证本系统控制策略的正确性,对本文所研制的车载逆变器进行了实验 测试。车载逆变带阻性负载,实验样机输入DC电压90ⅴ120V;输出AC电压 230V,50Hz;开关频率3kHz;最小输出功率为880W。 在测试实际波形的时候,用数字示波器测量L4981A的P硎M输出端,同时使 用1:100的高压差分探头,测量直流输出波形,在空载时对DC/DC的驱动信号波 形进行采集如图5所示。输入110V,PWM频率27.66kH,占空比为8.45%,直 流升压输出电压为405V stop MPoS 12.40DS MEASURE CHI 平均值 833mV CH 率 6kHz 中x中上43 正频宽 3055J CH2 平均值 405V CH2 频率 5.50mV 12-feb-111918-wg10hzEe.oFweek.com 图5LA98lA的PWM输出波形 工程网 图6所示为IPM上下桥臂驱动信号的死区时间。山于单片机发出的SPWM信 弓经光耦后将反向,因此单片机输岀的两路互补SPM信号同是高电平吋为死区 时间。由图可见,死区时间为15?滋s,能够有效地防止上下桥臂直通 MPoS-1000 OURSUA 类型 884 使用多用途旋钮移动消柄 leers 电工提网 平均值 均方根值 频率 峰峰值 美闭 率 DHf T0 DC 208V MShn 0071790 t11 图7输出电压波形 图7所示为输出电压波形,实验屮使用了1:1000的高压差分探头。由图 可见实际输出电压为49.60Hz,有效值为230V。当输入电压在90V120V间 波动及负载阻抗变化时,逆变器的输出电压都能够有效地稳定在230V/50Hz 交流电压,且谐波含量较小。 本文设计了符合地铁列车应急需求的车载逆变电源,采用IPM模块有效减小 了系统体积。使用单片机波形发生单元输岀6路SPWM作为IPM的驱动信号,提 高了系统的性能,并通过硬件和软件实吋检测电压和电流,保证逆变器安全工作 经试验验证,该系统控制方案简单、高效、可靠,具有良好的应用价值。

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    2019-09-05
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