系统控制电路如图4-11 所示。系统控制电路以 8051 单片机为中央单元,与 8253 16 位可编程计数/定时器、8155 可编程 RAM、I/O 口扩展芯片及 EPROM 等组成 HEF4752V 的支持电路。8051 主要完成控制工作,向 8253 送时间常数和控制字;8253 的三个计数器分别生成 HEF4752V 所需的 fvct、ffct、frct 与 foct;8155 用于扩展 I/O 口、接受控制字、给定各切换点的开关频率值。
图4-11 系统控制电路原理图
鉴于本系统对精度要求不高,控制系统采用开环控制。利用 PWM 集成电路使控制系统的软硬件设计较简单,且本系统具良好保护与检测功能,系统输出波形中谐波次数很高、极易滤除。
HEF4752 共分 8 个载波区段,载波频率比 N=15、21、30、42、60、84、120、168,载波频率比与输出频率关系见表4-2。对应每个载波频率比区段,FCT 计数器送出 2N 个 δi 数据供脉宽调制使用。相同载波频率比 N 下,fvct 越高则调幅比越小、输出电压越低。这样得到经双边调制的某相输出信号;当载波频率比 N 与 fvct 确定后,一个周期中调制值 δi 的变化规律也相应确定。
表4-2 载波频率比与输出频率的关系
HEF4752 输出 SPWM 波频率 f 由 FCT 时钟计数器经 3360 分频得到;开关频率 fr 则是 FCT 计数器经与载波频率比 N 的 8 个值对应的 8 组分频器分频后得到,这 8 组分频数分别是 224(对应 N=15)、160、112、80、56、40、28、20(对应 N=168)。必须根据开关器件允许开关频率限制最高开关频率 fr·max;在频率比变化点附近为避免不稳定设置了频率比重叠区。
IGBT 是电压驱动、对驱动电路要求较高,一般有分立元件驱动电路与集成化专用驱动电路。本系统采用 HL402 具先降栅压、后软关断的双重短路保护功能芯片,性能更好、整机可靠性更高、体积更小。