安徽理工大学毕业设计(论文)
难。若用单片机直接产生SPWM信号，由于需要通过计算确定正弦脉宽调制波的宽度，使SPWM信号的频率及系统的动态响应都较慢。对于调速精度、调速方式要求较高的交流异步电动机，可以采用各项性能指标都非常完善，但价格也比较昂贵的通用变频器；对一般交流电动机的变频调速，可以直接采用三相SPWM调制信号专用芯片构成调速系统。在本设计中选用SA4828。SA4828是MITEL公司推出的一种专用于三相SPWM信号发生和控制的集成芯片，可以和单片机接口，完成对交流电动机的变频调速。 4.1.2 SPWM波生成芯片特点和引脚功能
1.SA4828的特点
全数字控制，兼容Intel等多系列单片机，输入调制波频率范围0～4kHz，16位调速分辩率，载波频率最高可达24kHz，内部ROM 固化3种可选波形，最小脉宽和延时时间可调，可单独调整各相输出以适应不平衡负载，具备看门狗定时器功能等。
2.SA4828引脚功能
SA4828采用28脚封装。下图给出了其引脚排列示意图和原理框图[11]。
图4.2 SA4828引脚排列示意图
各引脚的功能说明如下： （1）输入类管脚说明
AD0～AD7：8位地址与数据复用总线。
SET TRIP：通过该引脚，可以快速关断全部SPWM信号输出，高电平有效。
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RESET：复位端，低电平有效。
CLK：时钟信号输入端。
MUX ：总线选择端。当MUX为高电平时，使用地址和数据共用的总线，这时，地址/数据管脚RS不用；当MUX为低电平时，使用地址和数据分开的总线，这时，地址锁存器ALE接低电平，RS引脚要与一条地址线相连，来区分输入的字节是地址（低电平），还是数据（高电平），通常先地址后数据。
CS：片选输入，该控制线可使SA8282与其他外围接口芯片共享同一组总、RD：Intel(Motorola)总线控制write、read信号。
线，低电平有效。
WRALE：地址锁存允许。 VDD：供电电源正端(+5V)。 Vss：供电电源负端(0V)。 （2）输出类管脚说明
RPHB、YPHB、BPHB：这些引脚通过驱动电路控制逆变桥的R、Y、B相的下臂开关管。
RPHT、YPHT、BPHT：这些引脚通过驱动电路控制逆变桥的R、Y、B相的上臂开关管。
以上引脚都是标准TTL输出，每一个输出都有12mA的驱动能力，可以直接驱动光耦。
TRIP：输出封锁状态指示，低电平表示禁止输出。
ZPPR：零相位脉冲输出端。 Wss：波形采样同步端口。 RS：寄存器选择端。
4.1.3 SA4828内部结构及工作原理
SA4828为28引脚的DIP或SOIC封装的控制芯片，内部具有总线控制及译码电路，有多种寄存器和相控逻辑电路。外部时钟输入经分频器分成设定的频率，并生成三角形载波，三角载波与所选定的片内三种调制波形进行比较，自动生成SPWM输出脉冲，然后通过脉冲删除电路删除窄脉冲（如图4.3）
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窄脉宽
图4.3 脉冲序列中的窄脉宽
因为这种脉冲不起任何作用，只会增加开关管的损耗。通过脉冲延迟电路生成死区，从而保证桥上的管子不会在状态转换期间导通短路。看门狗定时器用来防止程序跑飞，当条件满足时快速封锁输出。SA4828内部结构原理框图如图4.4所示。
图4.4 SA4828原理框图
SA4828的设置是通过单片机接口将数据送入SA4828芯片内的两个寄存器(初始化寄存器和控制寄存器)来实现的。初始化寄存器用于设定与交流电动机有关的基本参数，这些参数要在PWM输出端允许输出前设定，系统工作以后不允许改变。控制寄存器是在工作过程中控制输出脉宽调制波的状态，从而进一步控制交流电动机的运行状态，通常在工作时，该寄存器的内容常被改写，以实现实时对交流电动机的速度进行控制。
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参数的设定是通过8个暂存器R0、R1、R2、R3、R4、R5、R14、R15来传送的。其中R14和R15是两个虚拟的寄存器，实际上并不存在。初始化参数要先写入R0～R5，然后通过对R14的写操作将参数送入初始化寄存器，再将控制参数写入R0～R5，并通过对R15的写操作将参数送入控制寄存器。SA4828各控制寄存器的地址见表4.1所列。
表4.1 各寄存器地址
寄存器 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R14 R15 AD3 0 0 0 0 0 0 1 1 AD2 0 0 0 0 1 1 1 1 AD1 0 0 1 1 0 0 1 1 AD0 0 1 0 1 0 1 0 1 地址 00 H 01 H 02 H 03 H 04 H 05 H 0E H 0F H
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4.2 保护电路
保护电路的主要功能是对检测电路得到的各种信号进行运算处理，以判断变频器本身或系统是否出现异常。当检测到异常时，进行各种必要的处理[12]。 4.2.1 过、欠压保护电路设计
过压、欠压保护是针对电源异常、主回路电压超过或低于一定数值时考虑的。通用变频器输入电源电压允许波动的范围一般是额定输入电压的士10%。通常情况下，主回路直流环节的电压与输入电压保持固定关系。当输入电源电压过高，将使直流侧电压过高。过高的直流电压对IGBT的安全构成威胁，很可能超过IGBT的最大耐压值而将其击穿，造成永久性损坏。当输入电压过低时，虽不会对主回路元件构成直接威胁，但太低的输入电压很可能使控制回路工作不正常，而使系统紊乱，导致SA4828输出错误的触发脉冲，造成主回路直通短路而烧坏IGBT。而且较低的输入电压也使系统的抗干扰能力下降。因此有必要对系统的电压进行保护。图 4.5为本文介绍的变频器过压保护电路。
图4.5 过电压保护电路
它直接对直流侧电压进行检测。其中电压信号的取样是通过电阻R1和R2分压得到的，电容C1起滤波抗干扰作用，防止电路误动作。过压设定值从电位器
W1上取出。运放U1:A接成比较器的形式。当取样电压高于设定值时(异常情况
下)，比较器输出高电平，光耦器件导通，输出低电平保护信号。其中电阻R5是正反馈电阻，它的接入使正反馈有一定回差，防止取样信号在给定点附近波动时比较器抖动，这里将过压保护的动作值整定为额定输入电压的110%。
欠压产生的原因有两种：一是输入的交流电压长时间低于标准规定的数值。
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