基于SA8282的三相逆变电源设计

4.1控制电路

　　单片机AT89C51及少量的外围扩展接口和SA8282三相SPWM产生器构成控制电路。单片机对SA8282进行初始化和输出脉宽控制、频率控制，同时完成对开环、闭环控制算法的运算和数据处理。模拟信号与数字信号的以及保护功能的逻辑判断等，由于SA8282和AT89C51共用一个石英晶体震荡器，故同步性能稳定，漂移小。单片机对逆变器输出电压的闭环控制原理如图3所示，单片机采用PI算法调节SA8282参数从而控制逆变电源输出电压。

4.2驱动电路

　　采用具有自保护功能的IGBT厚膜驱动集成电路HL402B，并配以外围接口器件，可应用于额定容量为200A/1.2kV和400A/600V的IGBT功率器件的直接门极驱动。HL402B驱动IGBT的外部接线如图4所示。

　　HL402B的优点是①自身具有降栅压和软关断的双重保护功能，其降栅压延迟时间，软关断斜率均可通过外接电容器进行整定；②能适应不同饱和压降的IGBT驱动和保护，在软关断和降栅压的同时能输出报警信号；③其内部有带静电屏蔽的光电藕合器，可用来实现与输入部分的隔离，显著提高了其抗共模干扰的能力；④可对信号进行脉冲功率放大，因逆变电路使用了6只IGBT，故需6只HL402B来驱动。

5.系统软件设计

　　由于系统采用了SA8282 SPWM产生器，编程工作量大大减少，系统程序如图5所示，包括初始化程序、显示程序、按键监控程序、单周期工作测试、调压U、调频F、连续工作控制等模块。在初始化程序中，单片机对SA8282选送控制字，用于确定频率、死区时间、输出电压控制等。电压、频率的调整是把A/D转换的数据，经单片机处理后，根据设定值和实际值的差通过PI运算控制SA8282输出的电压和频率。显示程序将电压、电流、频率的数值通过LED分别显示出来。其中连续工作控制程序模块包括数据采集、PI电压控制运算、频率控制等子程序。电压、频率给定和实际电压值通过A/D转换数据采集、运算处理后，控制SA8282的输出电压SPWM脉宽和频率，从而控制逆变器输出电压和输出频率。

6.系统保护及抗干扰措施

逆变电源系统的主电路及H桥保护通过电流和电压互感器对逆变器输出进行监测，HL402B对IGBT的过流过压进行监测，一旦主电路及H桥发生异常，关机信号直接通过SA8282的SETTRIP端关闭PWM输出，单片机软件保护程序采集硬件电路送来的保护信号，发出关机命令，同时显示报警信号。软件保护程序也可从根据测试数据进行判断过流过压并进行保护控制。在控制程序中设置了Watchdog Timer防止单片机死机。特别是对单片机控制电路的供电电源采用高品质进线滤波器，可以有效地去除电源干扰。PCB板走线的合理趋向和分布，减少有害的耦合。对IGBT的栅极驱动电路采取Kelvin接地，保护H桥。

7.结束语

　　实验表明，利用单片计算机与SA8282三相脉宽调制波发生器的组合，大大简化了控制电路，减小了器件数量，缩小了体积，降低了成本，提高了载波频率，使输出波形为纯正弦。由测试结果可见，电压稳定度小于1，频率稳定度为0.05，总谐波含量为1。其实验波形如图6所示。若超负载达到200时，短路保护立即关闭电源，实施紧急保护，从而满足了性能指标的要求，采用厚膜驱动电路，具有自保护功能，采用硬件和软件双重保护使系统主电路和IGBT逆变器的工作更加可靠。控制器采用闭环控制，提高了系统的输出精度。

　　如果将逆变器作为变频电源，用于交流电机的变频调速系统时，则只需改变对SA8282初始化控制字的设定，就能方便地改变输出交流电的频率和工作电压，省去了大量的编程工作，还能做到实时控制。由于波形为纯正弦波，减少谐波影响，提高工作效率。