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基于SA866AE设计的三相低频正弦波发生器(图)

来源:  作者: [字体: ]
 摘要:在由AC/AC变频器作励磁电源的双馈调速系统中,需要一套三相低频(几HZ——几十HZ)的“期望正弦波”,并要求能变频、变压、变相序。文中介绍了采用三相SPWM专用芯片SA866AE产出所需的三相低频正弦波的方法。 

  关键词:正弦脉宽调制(SPWM)  SA866AE 

  Design of the 3-Phase Low Frequency Sine Generator Based on SA866AE 

  Abstract: This paper describe that when using AC/AC converter as the excitation source in the double feedback  regulate speed system, there will need a 3-phase low frequency sine as“expectant  sine” .Also demand it can   alterate frequency , amplitude and  pulse position. In the paper describe the way of producing the 3-phase low frequency sine used by the SPWM ASIC SA866AE. 

Key words: SPWM  SA866AE 

1  引  言 

    在双馈调速系统中,当转子励磁电源采用三相零式AC/AC变频器时,根据“余弦交叠法”来产生触发脉冲需要一套三相“期望正弦波”。过去常用模拟电子线路来实现,使用器件多,线路复杂,工作不可靠,不易实现精确的控制。本文采用MITEL公司生产的三相SPWM发生器SA866AE来产生所需的三相正弦波。其外围器件少,精度高,抗干扰能力强,特别适用于工业现场较恶劣的环境

  2  SA866AE特点及工作原理 

  2.1  主要特点 

  (1)无需微处理器 



  (2)外接EEPROM编程 



  (3)产生的三相SPWM波形相序可调 

  (4)可控制电压和频率的变化 

  (5)载频可达24KHZ的静音工作 

  (6)工作频率范围0~4KHZ,可整定在低频区(几HZ——几十HZ) 

  (7)双缘调制 

  (8)串行接口 

  2.2  工作原理简介 

   图1是SA866AE内部标准工作方式的框图。ADC是模数转换器,具有16位的精度,它将SETPOINT脚上的直流电压信号转换成相应的数字量控制PWM的输出频率,Vref是ADC的参考电压。DIR用于调节输出正弦波的相序。Vmon和Imon输入都是模拟量,起到保护的作用,它也可

  以间接的影响输出正弦波的电压幅值。SETTRIP控制PWM的输出,高电平关断PWM的输出,只有通过复位输入才能恢复工作。RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPHT、BPHB为SPWM的上下桥互补对称输出,本文中用RPHT,YPHT,BPHT作为“期望正弦波”的输出脚。输入波ROM单元以数字形式存放着等效的连续的正弦电压波形。载波发生单元由一个上/下计数器和一个数字比较器构成。SPWM信号是通过比较ROM中的参考波形(近似正弦波)和载波波形(三角波),而取得的一系列脉冲串,如图2。

  SA866AE 微线形三线串行接口可与256或1024位的串行总线型EEPROM兼容,如93CXX系列,要求EEPROM为默认或可通过ORG选择16位格式,而且有自动增量的功能。因此不需要连续触发CS,即可连续下载数据。PAGE0,PAGE1两个逻辑管脚决定所选的EEPROM中的储存单元。所有的参数存在EEPROM中,复位以后通过串行接口自动下载。

  3  正弦平滑波形的获得 

  从SA866AE输出的三相SPWM 经过低通滤波后,可以得到三相正弦波。电路框图如图3。

  3.1  低频正弦波频率的整定及调节 



  设调速控制系统所要求的低频正弦波频率范围为0.5~5HZ。SA866AE的输出频率为0~4KHZ,由载波频率和输出电源频率范围决定。其中载波频率由下式决定:

FCARR=FCLK/512×2n+1……………...①

  式中FCLK为外接晶振频率,n是倍率系数,其值范围为0~7,初始化时由其对应的二进制通过EEPROM读入。输出电源频率由下式决定:

FRANGE=FCARR×2m+1/384……………②

  式中比例系数m的值的范围为0~6,初始化时由其对应的二进制通过EEPROM读入。

  当取FCLK为12MHZ时,n=7,m=0时代入①、②式中计算可得最低输出频率为0.47HZ,最大载波比N=fc/fr为192。半个周期内脉冲个数P=N/2为96;而当m=4时,输出频率为7.6HZ。由计算的结果可以看出,其频率的调节范围能满足要求。

  3.2  低频正弦波电压的调节 

  根据选择工作模式的不同,电压的调节方式也不同。如果选择V/F特性曲线变化,幅值将随频率的变化而变化,变化规律由压/频控制参数(GRAD、PED、KAY、FC)决定,其中GRAD是V/F特性曲线的斜率,由下式决定:

GRAD=(255—PED)×FRANGE/16×Fbase 

  其中PED 是一个8位二进制参数,如果将PED设置为255,V/F线形特性不起作用。Fbase是基频频率。在我国,Fbase=50HZ。GRAD<=255。幅值由下式决定:

A%={(GRAD×F)/16+PED}×100/255

  其中F是瞬时频率的高8位。如果A%>100%,那么A%=100%,即在V/F线形特性中,对幅值进行了限幅处理。

  3.3  低频正弦波相序的调节 

  DIR脚的逻辑输入信号允许PWM输出相序反向。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。

    根据所需低频正弦波相关参数的需要,将设计好的相关参数,以控制字的形式通过编程器写到外接的EEPROM中,SA866AE将通过所给的地址信号获得相应的初始化数据。

  4  SA866AE正弦波发生器在双馈调速中的应用 

  调速系统采用线绕电机,如图4。电机定子接工频电网,变频器接于转子。余弦波与三相“期望正弦波”经过比较器后产生的触发脉冲,经过隔离驱动单元后送AC/AC主回路。



  参考文献: 

[1] MITEL公司,SA866AE 3-Pbase Pulse  Width  Modulation Engine  Advance  Information  1999 version  DS4073-3.1。 

[2]《大中型电排站“提速增容”方案选择》,电气传动自动化增刊,2001.8 ,刘群,张杰,廖冬初。 

[3]《交流励磁同步电机双馈变频调速试验》,湖北省高等学校1998年科学研究项目计划任务申请书,1998.7 ,刘群 

[4]《6KV/800KW同步机的异化改造试验》,湖北省教育厅2000年科学研究计划项目任务申请书,2000.8,刘群。 

[5]《泵站电机双馈调速控制系统设计》,湖北工学院学报,2000.9,廖冬初,刘群,张杰等。 

[6]《 交流电动机晶闸管调速系统》,北京: 机械工业出版社,1988,佟纯厚。
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第 2 楼
* 飞机哪个大炮4 发表于 2006/11/28 10:35:00
你地东西有点模糊!电路图不完整
第 1 楼
* 你爷 发表于 2006/10/16 18:49:19
什么玩意
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