小功率智能化中頻逆變電源的研制

(2)共態(tài)脈沖互鎖電路。在使用IPM的過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選取IPM時(shí)，若留出足夠的余量，IPM一般情況下不容易損壞，但有時(shí)仍有損壞情況發(fā)生，分析其原因，均為發(fā)生過(guò)流，通過(guò)測(cè)量微處理器輸出的PWM信號(hào)，發(fā)現(xiàn)同一橋臂的控制信號(hào)在主電路為高壓大電流情況下很容易疊加干擾信號(hào)，致使同一橋臂的兩個(gè)IGBT發(fā)生直通，導(dǎo)致模塊損壞。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了共態(tài)脈沖互鎖電路，這樣即使有干擾，甚至由于某種原因，微處理器不能正常輸出，也能保證同一橋臂的兩個(gè)IGBT不能同時(shí)導(dǎo)通，達(dá)到保護(hù)的目的。電路圖如圖5所示。

1．7 輔助電源電路
該系統(tǒng)的電源主要有+5V、+3．3V和+15V三種。+5V為主電源，采用AC／DC模塊實(shí)現(xiàn)；+3．3V主要用于DSP系統(tǒng)，采用TPS7333芯片實(shí)現(xiàn)；+15V電源用于IPM模塊，采用金升陽(yáng)公司的B0515實(shí)現(xiàn)。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本電源的控制軟件主要包括：1)雙極性SPWM控制信號(hào)程序設(shè)計(jì)；2)平均值穩(wěn)定程序設(shè)計(jì)；3)輸出過(guò)壓保護(hù)程序設(shè)計(jì)。
雙極性SPWM控制信號(hào)采用對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法實(shí)現(xiàn)。其中標(biāo)準(zhǔn)正弦波(即調(diào)制波，同輸出正弦波頻率400Hz)，采用離線(xiàn)計(jì)算方法，首先將這些數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)，并存入數(shù)組，在程序運(yùn)行時(shí)調(diào)用。標(biāo)準(zhǔn)三角波是利用DSP計(jì)數(shù)器的連續(xù)增／減計(jì)數(shù)模式實(shí)現(xiàn)的，其載波頻率為12kHz。
平均值穩(wěn)定程序采用PI調(diào)節(jié)，反饋信號(hào)經(jīng)濾波采樣后，與給定信號(hào)進(jìn)行比較，其偏差送至PI調(diào)節(jié)器，改變調(diào)制度M，從而使輸出電壓維持恒定，實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)壓。
輸出過(guò)壓保護(hù)采用限幅比較法，反饋信號(hào)經(jīng)濾波采樣后，與限定值進(jìn)行比較，若超出，則輸出保護(hù)信號(hào)，中斷主電路運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)輸出過(guò)壓保護(hù)。
系統(tǒng)軟件由初始化模塊和定時(shí)器中斷模塊組成。初始化模塊主要完成中斷控制器、I／O控制器、事件管理器、時(shí)鐘管理器、看門(mén)狗、A／D轉(zhuǎn)換器等控制寄存器進(jìn)行初始化和相關(guān)變量的初始化，初始化模塊的流程如圖6所示。初始化完成后，DSP程序進(jìn)入死循環(huán)，等待中斷的發(fā)生。定時(shí)器中斷模塊的主要工作是通過(guò)片內(nèi)A／D轉(zhuǎn)換器采樣輸出電壓，作為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的反饋信號(hào)，通過(guò)給定信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較，經(jīng)PI控制調(diào)節(jié)，得到相應(yīng)的控制量，經(jīng)規(guī)則采樣法計(jì)算得到每一個(gè)周期的脈沖寬度，以獲得四路PWM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)IPM的控制。其流程圖如圖7所示。

3 實(shí)驗(yàn)
將研制的115V、400Hz中頻逆變電源接500W電阻性負(fù)載進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)波形如圖8所示。

4 結(jié)論
本電源采用新型功率器件和數(shù)字控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了中頻逆變電源小型化和高性能的技術(shù)要求，己在某些電氣系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備中使用，應(yīng)用證明該電源性能可靠、體積小、重量輕、成本低、可以保證精度，滿(mǎn)足使用要求。