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关键字：SA8282 三相 逆变电源
1.引言
逆变器是构成交流不间断电源（UPS）及交流变频调速系统的核心部分，可独立构成系统成为变频电源装置，逆变电源在工业上有着广泛的应用，而大部分逆变电源电路结构和控制软件复杂，采用SPWM集成电路和关断开关设计逆变电源有较多的优越性。英国MITEL公司的推出的新型全数字化三相SPWM发生器SA8282，输出频率宽、精度高，可与微处理器接口，能完成外围控制功能和保护功能，可实现系统的智能化设计[3]。
本文介绍一种简单的三相逆变电源的设计，采用AT89C51单片机、SA8282波形发生器及交直交主电路构成。SA8282仅需要少量的外围硬件，而无需复杂的软件编程，使得本系统的电路结构简单、控制方便、性能稳定，同时设计有一定的保护电路，系统工作可靠。
2.逆变电源的系统组成及主电路设计[2]
电压型逆变电源由主电路和控制器两部分组成，如图1所示。其中主电路采用交直交（AC/DC/AC）电源型变频器结构，由整流器、中间滤波器、逆变器和隔离变压器构成。输入功率级采用简单可靠的三相桥式不可控整流器，将电网交流电整流成直流，经中间滤波器滤波获得平滑的直流电压，逆变器开关采用富士公司的40KHz两单元IGBT模块三组（六只）组成三相H桥式电路。逆变电源的输入、输出之间为实现电气隔离和满足输出电压幅度的要求，在逆变电源中必须有变压器，对于三相变频电源采用在输出端接入变压器△/Y进行隔离变压，以减小电源的体积和重量。
3.SA8282特性功能与结构原理
SA8282是全数字化三相PWM发生器，频率范围宽、精度高，并可与微处理器进行接口，同时能够完成外围控制功能，因而可实现智能化。
3.1特性功能
SA8282采用28脚DIP封装，其外部引脚和内部结构如图2所示。
各引脚的功能为，AD0～AD7是八位地址与数据复用总线，用于从微处理器接受地址与数据信息。ˉˉWˉR(R/ˉW)、ˉˉRˉD(DS)、ALE(AS)三个引脚为Intel(MOTOROLA)控制模式，SA8282在工作时可自动适应Intel或MOTOROLA控制模式，当ALE(AS)管脚变为高电平时，SA8282内部检测电路将自动锁存ˉRˉD(DS)线上的状态。如果检测结果为低电平，则采用MOTOROLA控制模式；如果检测结果为高电平，则采用Intel控制模式。ˉRˉSˉT是复位端，低电平有效；ˉCˉS为片选输入，该控制线可使SA8282与其它外围接口片共享同一组总线。RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPHT、BPHB为标准TTL电平输出端(即PWM驱动信号)可分别驱动三相逆变器的六个功率开关器件。ˉTˉRˉIP为输出封锁状态指示，用于表明输出是否被封存，低电平有效。SET TRIP是关断触发信号输入端，当输入为高时，ˉTˉRˉIP及六个PWM输出端将迅速锁存在低电平状态，且只有在ˉRˉSˉT复位时才能解除。WSS是波形采样同步端口；ZPPB、ZPPY、ZPPR分别是三相信号的零相位脉冲输出端。CLX为时钟信号输入端。VDD是+5V偏置电源。VSS接地端。此外，SA8282芯片还具有以下特点：
（1）全数字化
SA8282与微处理器相连时，可自动适应Intel和MOROTOLA两种总线接口，而且编程简捷方便。其全数字化的脉冲输出具有很高的精度和稳定性。
（2）工作方式灵活
SA8282具有六个标准的TIL电平输出端，可以驱动逆变器的六个功率开关器件。电路的载波频率、调制频率、调制比、最小脉宽、死区时间等工作参数均可直接通过软件设定，而不需要任何外接电路，从而降低了硬件成本。
（3）工作频率范围宽、精度高
SA8282的三角载波频率可调，当时钟频率为12.5MHz时，载波频率最高可达24kHz，输出调制频率最高可达4kHz，输出频率的分辨率为12位。
3.2结构原理
SA8282的内部结构和外部引脚如图2所示。主要包括初始化命令和控制命令寄存部分、从ROM中读取及产生PWM调制波形部分以及三相输出控制电路等三个功能部分。
6.系统保护及抗干扰措施
逆变电源系统的主电路及H桥保护通过电流和电压互感器对逆变器输出进行监测，HL402B对IGBT的过流过压进行监测，一旦主电路及H桥发生异常，关机信号直接通过SA8282的SETTRIP端关闭PWM输出，单片机软件保护程序采集硬件电路送来的保护信号，发出关机命令，同时显示报警信号。软件保护程序也可从根据测试数据进行判断过流过压并进行保护控制。在控制程序中设置了Watchdog Timer防止单片机死机。特别是对单片机控制电路的供电电源采用高品质进线滤波器，可以有效地去除电源干扰。PCB板走线的合理趋向和分布，减少有害的耦合。对IGBT的栅极驱动电路采取Kelvin接地，保护H桥。
7.结束语
实验表明，利用单片计算机与SA8282三相脉宽调制波发生器的组合，大大简化了控制电路，减小了器件数量，缩小了体积，降低了成本，提高了载波频率，使输出波形为纯正弦。由测试结果可见，电压稳定度小于1﹪，频率稳定度为0.05﹪，总谐波含量为1﹪。其实验波形如图6所示。若超负载达到200﹪时，短路保护立即关闭电源，实施紧急保护，从而满足了性能指标的要求，采用厚膜驱动电路，具有自保护功能，采用硬件和软件双重保护使系统主电路和IGBT逆变器的工作更加可靠。控制器采用闭环控制，提高了系统的输出精度。
如果将逆变器作为变频电源，用于交流电机的变频调速系统时，则只需改变对SA8282初始化控制字的设定，就能方便地改变输出交流电的频率和工作电压，省去了大量的编程工作，还能做到实时控制。由于波形为纯正弦波，减少谐波影响，提高工作效率[1]。
参考文献
[1]陈国呈.PWM变频调速及软开关电力变换技术[M].北京：机械工业出版社，2000
[2]黄晓林.高品质变频电源的设计[J].仪表技术.2003(2)
[3]MITEL公司.运动控制IC及功率调节IC技术应用手册[Z].MITEL.1998
[4]黄晓林.新型高品质变频电源的设计[J].仪表技术.2004(3)
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