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基于AT89C51单片机的变频调速控制系统设计
发布时间:2014-12-02 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]2）用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压Uge,有足够陡的前后沿，使IGBT的开关损耗尽量小。另外，IGBT开通后，栅极驱动源应能提供足够的功率，使IGBT不退出饱和而损坏。
3）驱动电路要能传递几十kHz的脉冲信号。
4）在大电感负载下，IGBT的开关时间不能太短，以限制出di/dt形成的尖峰电压，确保IGBT的安全。
5）IGBT的栅极驱动电路应尽可能简单实用，最好自身带有对IGBT的保护功能，有较强的抗干扰能力。
本文采用美国IR公司推出的IR21lO集成驱动器来驱动IGBT，它兼有体积小，速度快，电路简单的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选品种。
驱动芯片IR2110用于驱动半桥电路如图4所示。
3.2电流检测及过流保护电路
当流过IGBT的电流过流，一旦超出安全区，IGBT将永久损坏电感生产厂家，因此系统要设置电流过流保护电路，系统在变频器的直流部分串电流互感器将电流转换为电压信号再通过比较器比较，将过流信号检测出来后，送到SA828l的脉冲封锁端（电平信号），那么SA828l就会停止输出PWM脉冲，以保护IGBT。IGBT的过电流保护电路如图5所示。
图5IGBT的电流保护电路其中运放C814组成电压跟随器，其输入来自电流互感器的输出。两个电压比较器C271组成窗口电压比较器，比较器的输出经施密特反相器连接到与门的输入端。当IGBT没有过电流时，C814的输入电压比较低，窗口电压比较器输出高电平，因此EN信号为高电平，使IGBT驱动信号有效;反之，当IGBT过电流时，EN信号变为低电平，封锁了IGBT驱动信号而使IGBT关断，调节电位器RP，可以改变过流阀值的大小。
过压保护电路的原理与电流保护电路类似，另外在主电路上应配装一个10A的快速熔断保险，当电路发生严重过流时，快速熔断保险烧断切断电网电源，尽可能的保证主电路的安全。
4.控制电路软硬件设计
三相SPWM发生器是控制电路的核心部分。在本设计中，我们选用了AT89C51单片机控制英国MITEL公司的专用集成芯片SA8281作为SPWM波形发生器，该芯片与微处理器接口方便，几乎不用加任何的逻辑电路即可构成完整的SPWM控制电路，结构紧凑，提高了系统的集成度和可靠性，利于降低成本。
4.1SA8281的功能介绍
SA828共模电感1芯片是MITEL公司设计的专门为交流电机的调速控制，UPS电源以及其他需要脉宽调制作为一种有效电源控制的电力绕行电感电子器件[4]。引脚如图6所示：
图6SA8281的引脚排列
图7单片机与SA8281连接图它可用于三相PWM波形产生的可编程微机外围接口芯片，使用一组标准的MOTEL总线，适用于英特尔和摩托罗拉二种总线接口，接口通用性好，编程和操作简单，方便，快捷。
SA8281采用常用的对称的双边缘采样法产生全数字化PWM波形，无时漂，无温漂，具有很高的精度和温度稳定性。
有6个标准的TTL电平输出，用来驱动逆变器的6个功率开关器件。
工作频率范围宽，精度高，三角载波频率可调。
工作方式灵活，在电路不变的情况下，直接通过软件设定载波频率、调制频率、调制比、最小脉宽、死区时间等工作参数就可改变逆变器的性能指标，驱动不同负载或工作于不同工况。可通过改变输出SPWM脉冲的相序实现电机的正反转，通过调制达到输出频率为OHz而给电机绕组通一直流电，实现电机的“直流插入制动”。
独立闭锁端可瞬时闭锁输出SPWM脉冲，可处理电机突发情况的发生。
波形存储在内部ROM中，可以选择可删除的最小脉宽和死区时间。
4.2控制硬件电路的实现
控制电路部分采用的单片机为ATMEL公司推出的AT89C51，它采用CMOS结构，耗能低，抗干扰能力强，与MCS一5l系列完全兼容，且功能比一般的51系列芯片要强大许多。其内部含有128字节的RAM和4K字节的EPROM完全满足系统需要，不用外加RAM或EPROM存放数据或程序，但需要设定和保存的参数则存放在一片EEPROM中[5]。
正弦波发生器的原理图如图7所示，它以SA828l作为三相正弦波的发生芯片，单片机AT89C51作为SA8281的控制芯片。SA828l将大部分外围电路都集成在芯片内部，可以看出SA8281与微处理器接口电脑电感器简单，控制电路非常简单，结构紧凑，这样做从另一方面来讲对芯片工作的稳定性有很大帮助，提高了可靠性。
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