基于87C196MH的車載逆變電源設(shè)計(jì)

單片機(jī)對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，并且實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)故障信號(hào)。同時(shí)根據(jù)輸出電壓的反饋量調(diào)整SPWM的調(diào)制比，調(diào)節(jié)輸出電壓有效值。

3.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

圖4所示為驅(qū)動(dòng)電路，該電路的作用就是把單片機(jī)輸出的SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離并適當(dāng)放大，然后送到IPM模塊的相應(yīng)管腳，進(jìn)而控制IPM內(nèi)部IGBT的開通和關(guān)斷。光耦主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)主電路和控制電路之間的信號(hào)連接，滿足主電路和控制電路之間的電氣隔離。本設(shè)計(jì)中選用HP公司的光耦HCPL-4503，該芯片有效地起到信號(hào)隔離和電壓放大作用，完成驅(qū)動(dòng)IPM的目的。

4 實(shí)驗(yàn)研究

為了驗(yàn)證本系統(tǒng)控制策略的正確性，對(duì)本文所研制的車載逆變器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。車載逆變器帶阻性負(fù)載，實(shí)驗(yàn)樣機(jī)輸入DC電壓90 V~120 V;輸出AC電壓230 V，50 Hz;開關(guān)頻率3 kHz;最小輸出功率為880 W。

在測(cè)試實(shí)際波形的時(shí)候，用數(shù)字示波器測(cè)量L4981A的PWM輸出端，同時(shí)使用1:100的高壓差分探頭，測(cè)量直流輸出波形，在空載時(shí)對(duì)DC/DC的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形進(jìn)行采集如圖5所示。輸入110 V，PWM頻率27.66 kHz，占空比為8.45%，直流升壓輸出電壓為405 V。

圖6所示為IPM上下橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)的死區(qū)時(shí)間。由于單片機(jī)發(fā)出的SPWM信號(hào)經(jīng)光耦后將反向，因此單片機(jī)輸出的兩路互補(bǔ)SPWM信號(hào)同是高電平時(shí)為死區(qū)時(shí)間。由圖可見，死區(qū)時(shí)間為15 ?滋s，能夠有效地防止上下橋臂直通。

圖7所示為輸出電壓波形，實(shí)驗(yàn)中使用了1：1 000的高壓差分探頭。由圖可見實(shí)際輸出電壓為49.60 Hz，有效值為230 V。當(dāng)輸入電壓在90 V~120 V間波動(dòng)及負(fù)載阻抗變化時(shí)，逆變器的輸出電壓都能夠有效地穩(wěn)定在230 V/50 Hz交流電壓，且諧波含量較小。

本文設(shè)計(jì)了符合地鐵列車應(yīng)急需求的車載逆變電源，采用IPM模塊有效減小了系統(tǒng)體積。使用單片機(jī)波形發(fā)生單元輸出6路SPWM作為IPM的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，提高了系統(tǒng)的性能，并通過(guò)硬件和軟件實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓和電流，保證逆變器安全工作。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)控制方案簡(jiǎn)單、高效、可靠，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

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