变频电源单相

根据控制电路的参数设置，SPWM 电路产生SPWM控制信号，经过光耦隔离驱动电路，控制智能功率模块IPM开关器件。当系统出现短路、过流、过压、欠压、过热等故障时，封锁SPWM 输出信号

变频电源

，关断IPM 的输出。

3 SPWM调制技术

专用于交流异步电机SPWM控制的集成电路。它除了根据设定参数产生合乎要求的SPWM脉冲外，还集成了多种保护功能，并可在紧急情况下，如短路和过载时快速关断SPWM脉冲，保护逆变器和电机。其最大特点是可以独立运行，无须微处理器控制。它的输出频率以及加速减速频率都可由外接电位器在线连续调节。所有须定义的参数如载波频率、死区时间、最小脉宽、调制波形、V/f曲线等均存储在外接的廉价EEPROM中，上电时自动读入SA866中。SA866有6种工作模式，与微处理器配合使用，基本做到了低价格多功能。

SA866管脚排列如图2所示。

各管脚功能如下：

(1)电源VDDD和VDDA分别为数字电源和模拟电源;VSSADC为A/D转换电源，它们接一个 5V的电源;VSSD和VSSA分别为数字电源和模拟电源的地;VREFIN为A/D转换参考电压( 2.5V)。

(2)串行接口SDA，SCL和CS用于从EEPROM获取数据，分别为数据，时钟和片选信号。

(3)控制及输出SETPOINT为频率给定端，该脚的输入电压将决定系统的工作频率;RACC和RDEC分别确定加速和减速的时间;RPHT、YPHT、BPHT和RPHB、YPHB、BPHB为桥臂脉冲信号输出，其中RPHT、YPHT和BPHT分别对应三相输出的上桥臂;RPHB、YPHB和BPHB分别对应三相输出的下桥臂;DIR控制三相顺序，该脚对应高低电平有两个方向的PWM波供用户选择，高电平时输出的相序为R—B—Y，低电平时输出的相序为R—Y—B。

(4)工作状态选择SERIAL决定与SA866连接的是EEPROM还是微处理器，高电平表示与EEPROM连接AGE0和PAGE1决定采用的是EEPROM的哪一页参数。

(5)保护VMON为过电压信号输入端，减速过程中此端电平若大于2.5V，就启动过电压保护动作，将输出频率固定在当前值;IMON为过电流信号输入端，升速过程中，电平若大于2.5V，内部过流保护就动作，不再继续升速，直到过流信号消失;SETTRIP为紧急停机信号，可快速禁止PWM脉冲输出;TRIP端表示禁止输出状态，低电平有效，该信号只有在复位信号RESET下才能被解除。

4 逆变技术

在逆变部分，采用智能功率模块PS21255。与常规的IGBT模块相比，具有如下特点：

(1)内含驱动电路IPM设定了内部IGBT的最佳驱动条件，驱动电路离IGBT较近，可以大大减少信号传输阻抗，且受外界干扰小，因此不需加反向偏压，同时，本模块采用自举电路，从而摆脱了控制电源不共地的限制，使用一个电源，即可实现方便的控制。

(2)内含各种保护使内部IGBT因故障损坏的几率大大降低，这些保护包括短路保护(SC)，控制电路欠压保护(UV)等。

(3)内部报警输出(FO)信号送到控制PWM发生器，封锁脉冲输出，进而停止系统工作。

(4)散热效果好，采用陶瓷绝缘结构，扁平封装，可以直接安装在散热器上。

(5)端子布局合理，便于安装，强弱电的输出输入端分别安排在模块的两侧,做到尽量减少干扰。

IPM(PS21255)模块外部端子在布局上强弱电分开，P及N为直流输入端，P为正端，N为负端;U，V，W为逆变器三相输出端;UP，VP，WP为上桥臂U，V，W各相脉冲信号输入端;UN，VN，WN为下桥臂U，V，W各相脉冲信号输入端; FO为故障输出端(低电平有效)。

5 电源系统的控制

控制电路主要包括控制电源、SA866为核心的SPWM波发生器、隔离驱动及保护电路，如图3所示。

220V交流电经过整流滤波得到的直流电压作为PS21255的逆变直流电压输入，SA866产生三相互差120。的3对SPWM信号，通过光电隔离作用于PS21255控制输入端，在PS21255的输出端输出三相互差120。的SPWM波来驱动异步电机。通过改变输出频率，实现异步电机变频调速。PS21255具有过热、过(欠)压、过流和过热检测及保护电路。当任何一种故障发生时，它将封锁内部6只IGBT管，同时送出故障信号FO。

控制电源采用7805和7815提供直流稳压电源。

SA866AE通过10位数模转换器和外接正反方向脚，可实现转速的连续调节和正反向切换。SA866工作于模式N3，通过外部电路接SETPOINT实现频率的给定,RACC、RDEC接相应电路实现频率的加速和减速，SERIAL端悬空。所有的运行参数，包括载波频率、波形、最小脉冲宽度、死区脉宽和V/f曲线等都是通过外接的EEPROM编程。

系统采用外接EEPROM 方式，EEPROM选用Atmel公司生产的AT93LC46，它只须 5V电压即可工作，可重复擦写106 次。该芯片的封装为DIP一8，其中Vcc和Vss分别为5V电源输入的正负端，CLK为时钟信号输入端，DI为数据输入端，DO为数据输出端，ORG为内部数据的存储结构，可进行8位或16位选择，其相应的引脚分别与SA866AE的SDA、CS和SCL引脚相连。所有的可编程参数均存在EEPROM 中，PAGE0、PAGE1用来选择存储器93LC46的4个页面数据。系统在上电或复位后，通过串行口自动下载，从EEPROM将参数字读人SA866，并依据所设定的参数字产生相应的脉冲波形，以控制主电路中模块的开或关。

为了保证逆变系统安全可靠运行，在IPM主电路和控制电路之间设置了保护及隔离驱动电路。当IPM发生欠压、过流、过温、短路保护时，即UV、OC、OT、SC中任一故障时，其故障输出信号持续时间tfo为1.8ms(SC持续时间会长一些)，此时间内IPM会封锁门极驱动，关断IPM。故障输出信号持续时间结束后，IPM内部自动复位，门极驱动通道开放。因此器件自身产生的故障信号是非保持性的，如果tfo结束后故障源仍旧没有排除，IPM就会重复自动保护过程，反复动作。过流、短路、过热保护动作都是非常恶劣的运行状况，应避免其反复动作，因此仅靠IPM内部保护电路还不能完全实现器件的自我保护。要使系统真正安全、可靠运行，需要辅助的外围保护电路。

由于输入电压和反馈能量都将直接反映在直流环节上，所以，整个系统的电压电流检测及保护取样均集中在直流环节。本设计中，在SPWM接口电路SA866前置一级带控制端的高速光耦6N137，使得SA866产生的SPWM信号经过隔离放大后驱动IPM的三相6路脉冲信号输入端。IPM的故障输出信号FO送入可控光耦6N137，经隔离后与SA866的SETTRIP端相连，当IPM故障报警时，信号FO快速向SA866发出保护高电平，快速切断SPWM的控制信号通道，关断IPM，实现了保护功能。2100433B

注：（以3KVA为例）