全數字控制的三相純正弦波逆變電源系統的制作方法

專利名稱：全數字控制的三相純正弦波逆變電源系統的制作方法
技術領域：
全數字控制的三相純正弦波逆變電源系統屬于逆變電源技術領域。
背景技術：
正弦波逆變電源的輸出電壓是純正弦波，是新一代的專用電源，它主要針對用戶的特點和要求設計制造，適合用戶對供電電源高質量、高可靠性的要求，滿足信息時代對電源電能質量的高需求。三相正弦波逆變電源采用正弦波脈沖寬度調制SPWM(Sinusoidal PulseWidth Modulation)技術，輸出純正弦波，具有瞬態響應好、波形失真小、輸出電壓穩定等特點，并同時具有極佳的抗電磁干擾EMI(Electro-Magnetism Interference)指標。
正弦波變頻電源廣泛應用于軍工、航空、精密儀器和設備以及各類電氣產品的模擬測試電源等等。迄今為止，比較先進的變頻電源有模擬和數字兩種一種是利用電力電子器件放大來實現變頻、變壓的模擬控制電源，其制作成本較高，難以實現大功率輸出；另一種是利用微處理器內部的PWM功能來控制大功率電力電子器件的通斷來實現變頻、變壓，由于微處理器對反饋信號的處理要經模/數(A/D)轉換、計算和PWM輸出，響應速度慢，難以實現高精度控制，故而輸出波形失真大，見中國專利93223751，94108078，94230086，91216755，96117752。和本發明最接近的是中國專利00213826，所說的是單相新型的精蜜正弦波變頻電源，由主控板、功率因數校正器、直流-直流變換器、逆變電路和SPWM控制系統組成，其特征是采用模塊設計，共分三個模塊模塊I為輸入整流及功率因數正；模塊II為SPWM；模塊III為DC/AC，每一部分獨立設計、制造、調試，采用即插即用結構。其工作原理是輸入50Hz交流電經整流及功率因數校正芯片后變為穩定的360V直流電壓，使功率因數提高到0.99以上；SPWM芯片首先把360V直流電變為含有正弦低頻分量的高頻交流電，經變壓器降壓，快恢復二極管整流，電容濾波，得到正弦整流后的波形；DC/AC進行簡單的變換將正弦整流后的波形變為正弦波輸出。該電路采用雙環控制，內環為瞬時控制，外環為有效值控制。這里說的是單相正弦波脈寬調制變頻電源的電路構成，三相正弦波輸出由三臺單相組合而成，用微處理器80C196來實現通訊，參數設定、顯示、缺相保護等。在A、B、C三相中均設有微處理器、均設有RS232通訊口，由A相向B、C二相波形發生器發統一時鐘，使A、B、C三相互差120。，A相還設有鎖相環實現與電網同步，此外缺相保護信號使三相同時停電并報警，顯示故障相。提供電壓、電流、功率、頻率顯示。各項性能指標如下輸出電壓波形失真率＜＝0.5％；負載穩定率＜＝0.2％；功率因數＜＝0.99；輸人電壓范圍170～270V；輸出電壓范圍0～300V；輸出頻率(Hz)50、60、400及47～63可調。綜上所述，正弦波電源已有專利和技術的缺點是(1)使用分立器件的模擬控制，實現和調試困難，全數字控制技術是將來的發展方向；(2)已有的方案都是針對單相正弦波電源，沒有成熟的三相純正弦波電源方案；(3)由三個獨立的單相電源構成三相正弦波電源，需要三個微處理器，顯然控制復雜和造價太高，沒有實際意義。
全球移動通訊系統GSM(Global System for Mobile communication)是目前基于時分多址技術的移動通訊體制中最成熟、最完善、應用最廣的一種系統。在全數字控制的三相純正弦波逆變電源裝置中，設備運行狀態的各種參數數據可以通過GSM傳送到信息控制中心以待處理；從控制中心接收全數字控制的三相純正弦波逆變電源裝置的遠程無線調速命令，調整裝置的輸出電壓和輸出頻率。每個短信息的發送單元的成本低，系統維護工作量小，短信息服務可以作為具有以上特點數據通訊的首選方案。每個數據采集設備都配備一個短信息通訊單元，并相應配備一個SIM卡。數據采集芯片將采集的模擬量轉化為數字量，并通過相應的AT編碼處理，將數據傳送給通訊芯片的基帶部分，基帶部分完成信號調制和編碼功能，再將信號傳送給射頻部分，最后通過天線發射給GSM網；GSM網有專門的短信息處理器存儲專門的短信息服務，通過電信系統將短信息數據傳送相應的數據處理中心。
正弦脈沖寬度調制(SPWM)技術是現代電力電子變換控制的核心技術。傳統的產生SPWM信號的技術是采用微機和可編程定時器，通過實時計算或查表方法產生所需要的波形。有的集成電路芯片本身的功能存在缺陷，致使它們的實際應用受到限制，例如HEF4752生成的SPWM信號的最大開關頻率在1kHz以下，只適應于以BJT或GTO為開關器件的逆變器，而不適用于以IGBT為開關器件的逆變器。本發明給出了以高檔微處理器結合一種新型三相SPWM集成電路芯片SA4828為主構成的系統，具有電路結構簡單、全數字控制、不占用微機資源等優點。本發明的目的是提供一種全數字控制的、輸出電壓與電網電壓同步的三相純正弦波逆變電源裝置，具有變壓變頻范圍寬、波形失真小，對電網無干擾，易于實現遠程監控和遠程無線GSM測控，具有電參數的測試、顯示等功能，是滿足信息時代對電源電能質量高要求的全數字控制的三相純正弦波逆變電源。

發明內容
一種全數字控制的三相純正弦波逆變電源裝置，主電路使用整流-逆變-制動一體化的MiniSKiiP芯片組件；PWM發生器使用三相純正弦波SA4828芯片；驅動電路使用EXB840芯片；保護吸收電路使用電阻-電容-二極管和逆變器橋臂并聯的方式；驅動電源從高頻變壓器輸出繞組取電；控制器使用高檔微處理器，不需擴展程序/數據存儲器；高頻開關頻率達100KHz；具有完善的保護功能；具有測控端子，可與遠程計算機相連；輸出純正弦波，符合信息時代通信和電力設備使用的要求；自然散熱，靜音設計。
在全數字控制的三相純正弦波逆變電源裝置中，設備運行狀態的各種參數數據可以通過GSM傳送到信息控制中心以待處理；從控制中心接收全數字控制的三相純正弦波逆變電源裝置的遠程無線調速命令，調整裝置的輸出電壓和輸出頻率。
本發明的特征在于，它包含以下各個部分微處理器控制裝置，它主要含有
微處理器，采用DS87C520WCL芯片，它具有大容量的片上程序存儲器和數據存儲器，還具有2個RS232接口；開關量輸入電路，它是一種光電隔離的高速輸入電路，輸入端接收系統的開關量信號，輸出端與所述微處理器的開關量輸入信號端相連；開關量輸出電路，它是一種光電隔離的高速電路，輸入端與所述微處理器的報警信號和工作狀態信號輸出端相連。輸出端與報警器和主回路供電開關、旁路開關相連；上述開關量輸入、輸出電路采用高速光電隔離芯片6N137；模/數轉換電路，它是一種快速6通道全差分輸入的雙12位模/數轉換器，采用芯片ADS7864，輸入端接電壓、電流霍爾傳感器，輸出端接所述微處理器的數據信號輸入端；全球移動通訊系統電路，簡稱GSM，采用芯片TC35，輸入端與GSM系統的短消息服務中心SMSC無線連接，輸出端與所述微處理器的RS232相連；控制器局域網總線接口電路，采用芯片SJA1000，它的一端接所述微處理器的數據信號接口，另一端通過芯片82C250與外設的遠程通信接口相連；觸發信號光纖接口電路，采用芯片HFBR-1528，它的一端通過芯片75451接所述微處理器的EX840驅動信號輸出端，它的另一端接光纖；PWM脈沖調制電路，采用芯片SA4828，它是全數字控制的三相PWM信號發生器，通過數據總線和控制線和所述微處理器相連，它的6個純正弦波形信號與輸出端通過下述驅動電路去分別控制下述逆變電路的電力電子器件IGBT(絕緣柵雙極晶體管)，同時，它還外接一個24MHz時鐘電路；驅動電路，采用芯片EXB840，它的輸入端經高隔離電壓光電耦合器使SA4828與驅動電路隔離，它的輸出端通過光纖接逆變電路的IGBT，它的驅動電路源來自經過整流濾波獲得的高頻變壓器輸出；整流-逆變-制動電路，采用Mini SkiiP芯片組件，其中的IGBT采用電阻-電容-二極管即RCD吸收電路，它與IGBT是并聯的，逆變電路與負載間有一個電感-電容串連的濾波器；功率因數校正器，采用芯片UC3854BN控制。
實驗證明本發明全數字控制的三相純正弦波逆變電源裝置的主要功能是(1)輸出頻率和電壓可以控制的純正弦波電源；(2)電壓、電流和溫度的反時限保護功能；(3)計算機遠程監測、控制功能；(4)采用GSM實現無線遠程測控；(5)電壓、電流、電能和工作狀態動態顯示功能；(6)故障報警功能；(7)自動運行于手動設置的切換功能。


圖1本發明所述的全數字控制的三相純正弦波逆變電源系統的電路原理框圖。
圖2本發明所述系統的整流-逆變-制動電路原理圖。
圖3本發明所述系統的微處理器控制裝置的電路原理框圖。
圖4本發明所述系統的微處理器、PWM電路、驅動電路和逆變電路的芯片連接關系圖。
圖5Mini Skiip與功率因數校正器即PFC控制器的芯片連接6驅動電路的驅動電源電路圖。
具體實施例方式
一種全數字控制的三相純正弦波逆變電源裝置，如附圖1所示，整流-逆變-制動電路有MiniSKiiP芯片組件組成；PWM發生器使用三相純正弦波SA4828芯片；驅動電路使用EXB840芯片；保護吸收電路使用電阻-電容-二極管和逆變器橋臂并聯的方式；驅動電源從高頻變壓器輸出繞組取電；微處理器控制系統主要包括高性能的微控制器、開關量輸入電路、開關量輸出電路、模數轉換電路、鍵盤、液晶顯示器、電源、控制器局域網總線接口、GSM無線測控芯片和觸發信號光纖接口電路等組成。
主電路由整流、濾波、分流器、逆變器等構成，如圖2所示，其中逆變電路中采用了并聯緩沖器，緩沖器吸收反饋能量和IGBT關斷過程中的能量。主電路的三相交流經整流橋整流成直流，通過串聯電容濾波，經三相橋式逆變電路，輸出調制的SPWM交流信號。設計有分流電路，以泄放濾波電容上過多的能量，從而避免電容上產生過高的泵升電壓。
微處理器系統如圖3所示，SPWM信號產生電路，由SA4828產生SPWM信號，如圖4所示，該電路既可產生單相SPWM信號，也可產生三相SPWM信號。系統的控制和檢測信號的處理由微處理器完成，從而提高微處理器的處理效率。驅動電路采用專用驅動芯片EX840及延時和分配電路。EX840具有隔離、過流保護功能。保護電路設置在過壓、欠壓、過流、過載、過熱及超速等工況下，能保護系統安全使其可靠運行。
采用中間直流環節的高頻變壓器式逆變電源系統結構，它由高頻逆變、高頻變壓器隔離升壓、整流濾波、高頻SPWM逆變和高頻濾波輸出組成。因它工作在高頻情況下，可使變壓器、濾波電感、電容的體積及重量減小，噪聲降低，反應速度提高。高頻變壓器隔離輸出整流得到高壓直流，變壓器設計時應考慮降低磁通密度(采用附加氣隙)，以消除偏磁的影響。逆變的主電路采用IGBT全橋電路，利用SA4828生成SPWM信號，經分相隔離驅動IGBT橋臂，再經濾波后得到三相變壓變頻的交流電。為保證系統可靠工作，防止主電路對控制電路的干擾，采用主、控電路完全隔離的方法，即驅動信號用光耦隔離，反饋信號用互感器、變壓器隔離。Miniskiip和PFC的聯接如圖5所示。
MiniSKiiP芯片組件電路本發明采用的MiniSKiiP芯片組件，是SEMIKRON公司的IGBT組件。帶通訊輸入橋式芯片組件的6單元芯片可達150A，在整流-逆變-制動芯片組件領域，SEMIKRON公司的全球市場占有率為30％，在歐洲的市場占有率高達46％。MiniSKiiP采用彈簧接觸和MiniSKiiP技術，具有極高的可靠性，在惡劣的環境中表現的尤為突出。在變頻器生產中，可采用壓力接觸將MiniSKiiP壓接到PCB板上，無需焊接，安裝便捷，可靠性高。MiniSKiiP芯片組件還具有內置的溫度傳感器。
智能微處理器控制系統智能微處理器控制系統如附圖3所示，主要由高性能的微控制器、開關量輸入電路、開關量輸出電路、模數轉換電路、鍵盤、液晶顯示器、電源、控制器局域網CAN總線接口電路和觸發信號光纖接口電路等組成。微處理器采用DS87C520WCL芯片，它具有大容量的片上程序存儲器和數據存儲器，還具有2個RS232接口；開關量輸入電路是一種光電隔離的高速輸入電路，輸入端接收系統的開關量信號，輸出端與所述微處理器的開關量輸入信號端相連；開關量輸出電路是一種光電隔離的高速電路，輸入端與所述微處理器的報警信號和工作狀態信號輸出端相連，輸出端與報警器和主回路供電開關、旁路開關相連；模/數轉換電路采用芯片ADS7864，輸入端接電壓、電流霍爾傳感器，輸出端接所述微處理器的數據信號輸入端；全球移動通訊系統電路，簡稱GSM，采用芯片TC35，輸入端與GSM系統的短消息服務中心SMSC無線連接，輸出端與所述微處理器的RS232相連；控制器局域網CAN總線接口電路，采用芯片SJA1000，它的一端接所述微處理器的數據信號接口，另一端通過芯片82C250與外設的遠程通信接口相連；PWM脈沖調制電路，全數字控制的三相PWM信號發生器采用芯片SA4828，它通過數據總線和控制線和所述微處理器相連，它的6個純正弦波形信號與輸出端通過EXB840驅動電路去分別控制Miniskiip逆變電路的電力電子器件IGBT；觸發信號光纖接口電路，采用芯片HFBR-1528，它的一端通過芯片75451接所述微處理器的EX840驅動信號輸出端，它的另一端接光纖。
微控制器微控制器是高檔的微處理器DS87C520WCL，具有大容量的片上程序存儲器和數據存儲器，系統不需要再擴展外部程序存儲器和數據存儲器；具有2個RS232接口，可方便和其他測控計算機通信，實現遠程測控功能。控制電路的功能是通過SA4828的調制波頻率輸出反饋，對SA4828進行精確控制，并將當前狀態送顯示；對電路進行監測，處理各種故障；通過鍵盤對單片機進行功能設定頻率、電壓設定。保護電路通過傳感器對主電路的輸入出進行檢測，將采樣信號送入微處理器，經過對采樣信號進行分析，微處理器區分過壓、欠壓、缺相、過載、過熱等故障，并采取相關應的反時限故障處理。
開關量輸入電路開關量輸入電路輸入的是裝置的開關量信號，采用光電隔離的高速輸入電路，具有快速性和高可靠性。
開關量輸出電路開關量輸出電路輸出的是報警信號和工作狀態信號。開關量輸出電路是采用光電隔離的高速輸出電路，具有快速性和高可靠性。
模數轉換電路模數轉換電路ADS7864實現輸入模擬量到數字量的高精度轉換，滿足對模數轉換電路快速轉換、高精度、多通道以及對電力系統的高噪聲環境中的輸入噪聲起到抑制作用的要求。使用的快速6通道全差分輸入的雙12位模數轉換器具有以下特點(1)6通道同步采樣；(2)全差分輸入；(3)每個通道轉換時間2μs；(4)保證無失碼；(5)并行接口；(6)低功耗50mW；(7)6個FIFO寄存器。模擬量輸入信號的前端采用電壓、電流霍爾傳感器來輸入電壓、電流的實時信號，具有6路信號同步采集功能的模數轉換電路保證了電壓、電流和電量的準確測量和計量。
全球移動通訊系統電路全球移動通訊系統GSM(Global System for MobileCommunications)簡稱GSM，GSM全球移動通訊系統是目前國內覆蓋最廣、系統可靠性最高、話機保有量最大的數字移動通訊系統。GSM以統一的方式向各地用戶提供具有所有電信業務的國內和國際漫游。用戶身份鑒別可保護網絡避免無權用戶使用。GSM系統除提供話音業務外，還提供數據業務、短消息(SMS)業務等多項功能。GPS/GSM多功能移動跟蹤服務系統則是采用了SMS短消息功能實現固定站與移動站之間的數據傳輸。在GSM體系結構中，有一個通信管理層(CM)。CM的功能是應用戶的要求，在用戶之間建立連接，并能維持和釋放這些呼叫。SMS就是屬于CM層的附加功能。GSM系統的話音或數據傳送，都是按照一定的規程建立、釋放和管理的，而SMS是GSM中唯一不要求建立端——端業務路徑的業務。簡單地講，GSM系統的通訊信道分為話音(或數據)信道和控制信道，SMS是通過控制信道來實現的。短消息的基本過程是在GSM系統中有一個短消息服務中心(SMSC)，手機將短消息和要發送的目的站號一同發給SMSC，再由SMSC轉發給指定的另一手機。SMS向上發送的信息占用的是信令信道，占用時間極短，且SMS不占用話音信道，發送短消息對網絡的接通率不會造成太大的影響，因此采用該種方式通訊費用低廉。對于定位監控系統來說并不是所有監控的車輛都在不停地發消息，而是定時地報道一下位置信息，只有在特殊情況下才進行連續跟蹤。這樣GSM網絡的短信息服務為GPS移動定位系統提供了良好的通信平臺。
GSM是我國覆蓋面最廣、功能最強、抗干擾能力最強、通信可靠性最高的數字移動通信網，GSM短消息具有隨時在線、不需撥號、價格便宜等特點。基于GSM短消息的水源遠程監測系統就是一種適用于中小型水廠的無線遠程自動控制設備，本發明實現了在GSM短消息方式下進行遠程無線數據采集/控制的問題，給出了系統的硬件和軟件設計及實現，解決了系統實現過程中的關鍵技術問題。
鍵盤電路鍵盤電路完成對裝置進行初始參數設置和操作液晶顯示器顯示內容的功能，設計成標準工業用小鍵盤，通過標準接口和微處理器連接。
液晶顯示電路液晶顯示電路完成對裝置的電壓、電流、電量、開關狀態和工作模式的實時顯示功能，通過標準接口和微處理器連接。
電源電路電源電路完成對控制器系統的供電。
控制器局域網總線接口電路控制器局域網總線接口電路是微控制器擴展的標準接口電路，完成和遠程測控計算機的通信，實現遠程測控功能。
觸發信號光纖接口電路觸發信號光纖接口電路是微控制器擴展的接口電路，把電信號的觸發脈沖轉換成光信號的觸發脈沖，解決了電氣隔離問題，提高了可靠性。完成對IGBT的光纖觸發功能。
PWM芯片電路SA4828是英國MITEL公司(原GE公司)生產的三相SPWM專用芯片，是全數字控制的三相PWM產生器，通過數據總線和控制線即可直接與微處理器進行通訊，不需增加外圍電路。變頻器三相幅值可以獨立控制，也可用于兩相或單相輸出應用中，它兼容INTEL和MOTOROLA總線的微處理器。輸出調制頻率范圍4kHz，頻率分辨率16位；載波頻率最高可達24kHz；可設定最小脈寬和延遲時間；每相輸出是標準的TTL輸出，每個相輸出都有12mA的驅動能力。它的突出特點是可以單獨調整各相輸出，以適應不平衡負載；內部集成了看門狗定時器；提供軟件復位控制；片內ROM提供三種可供選擇的PWM輸出波形純正弦波形、增強型波形和高效型波形，每一種波形各有1536個采樣值。純正弦波形可用于靜止逆變電源和單相交流電機調速，增強型波形和高效型波形用于三相交流電機調速。SA4828的控制方法SA4828的控制是通過微處理器接口將數據送入芯片和兩個寄存器(初始化寄存器和控制寄存器)來實現的。初始化寄存器用于設定與逆變器有關的一些基本參數，這些參數在PWM輸出端允許輸出前初始化，逆變器工作以后不允許改變。控制寄存器在工作過程中控制輸出脈寬調制波的狀態，從而進一步控制逆變器的運行狀態。通常在工作時該寄存器內容常被改寫以實現實時控制。參數是通過8個暫存器R0、R1、R2、R3、R4、R5、R14、R15來傳送的，初始化參數先被寫入R0、R1…R5，然后通過對R14的寫操作將參數送入初始化寄存器，最后再將控制參數寫入R0、R1…R5，并通過對R15的寫操作將參數送入控制寄存器。SA4828的6個輸出通過驅動電路去分別控制逆變電路中的6個電力電子器件(如IGBT)功率開關管；在緊急情況下控制STTRIP引腳，達到封鎖SA4828輸出的目的；SA4828外接24MHz時鐘電路，可以最大限度的利用載波頻率范圍。
驅動電路SA4828輸出6路TTL電平的SPWM波形，不能用來直接驅動MOSFET或IGBT。SPWM信號可經過反向器給驅動芯片，驅動芯片經過處理輸出6路信號可用來直接驅動功率管，實現隔離和驅動。IGBT是用于功率開關線路的比較新型的大功率開關器件，導通壓降低，耐壓高，性能優于功率MOSFET管與大功率晶體管。據其開關特性，IGBT的驅動與保護電路也較為復雜，但已有集成化的驅動芯片，如HR065、EXB840、HCPL3120、IR2130等，外接元件少，成熟可靠。本發明采用富士公司的EXB840驅動芯片的標準電路及參數，該芯片輸入端接有高隔離電壓光電耦合器，使SA4828與驅動電路隔離。需要指出的是，IGBT逆變橋的上下橋臂的電位不等，驅動須用不同的電源，必須隔離，本發明的驅動電源來自高頻變壓器的另加的輸出繞組，輸出繞組的高頻方波電壓經整流濾波得到的20V的驅動電源分別供給上下橋臂的驅動電路。驅動電路EXB840將SA4828的控制信號進行加工，驅動IGBT的柵極。當驅動距離大于15cm時，用雙絞線或光纖傳送PWM信號。它還提供過流檢測，當發現有過流時快速切斷SA4828的控制，實現對IGBT的保護。保護電路是通過傳感器對主電路的輸入出進行檢測，將采樣信號送入微控制器，實現過壓、欠壓、缺相、過載、過熱等故障的反時限保護，并采取相關應的處理。如圖4、圖6所示。
吸收電路由于IGBT工作頻率較高，開關頻率高會增大開關損耗，并在IGBT的集電極產生浪涌電壓，造成器件過熱，甚至損壞。但若改變并聯緩沖器的工作點，將IGBT的工作點限制在安全區內，限制IGBT過電壓、過電流，則可降低其開關損耗。并聯緩沖器的使用一般有三種形式，一是吸收電阻-電容-二極管(RCD)與器件并聯，二是RCD與單個橋臂并聯，另外是RCD與逆變器并聯，考慮到緩沖器的吸收效果、RS的耗散功率以及反饋能量，本發明選擇逆變器單橋臂并聯緩沖器吸收電路。如吸收電阻過小，吸收回路出現電流振蕩，IGBT導通時使集電極電流尖峰值也增大，因此在滿足條件的前提下，吸收電阻取大為好；吸收二極管的選擇對吸收有明顯影響，應選擇快速恢復二極管。注意吸收回路的引線電感對吸收影響很大，應盡量縮短引線。
使用證明，全數字控制的三相純正弦波逆變電源系統可實現預期目的，系統的測試結果如下1.進行6路模擬量同步采集的分辨力為12位。
2.模擬量采樣分辨率不超過20微秒。
3.模擬量采樣精度在±0.05％以上。
4.輸入電壓范圍在380V±15％。
5.輸出電壓范圍在0V～380V。
6.輸出頻率在0.01Hz～50Hz。
權利要求
1.全數字控制的三相純正弦波逆變電源系統，主要包含微處理器、功率因數校正器、逆變電路和正弦波脈沖寬度調制器SPWM，其特征在于，它包含以下各個部分微處理器控制裝置，它主要含有微處理器，采用DS87C520WCL芯片，它具有大容量的片上程序存儲器和數據存儲器，還具有2個RS232接口；開關量輸入電路，它是一種光電隔離的高速輸入電路，輸入端接收系統的開關量信號，輸出端與所述微處理器的開關量輸入信號端相連；開關量輸出電路，它是一種光電隔離的高速電路，輸入端與所述微處理器的報警信號和工作狀態信號輸出端相連。輸出端與報警器和主回路供電開關、旁路開關相連；上述開關量輸入、輸出電路采用高速光電隔離芯片6N137；模/數轉換電路，它是一種快速6通道全差分輸入的雙12位模/數轉換器，采用芯片ADS7864，輸入端接電壓、電流霍爾傳感器，輸出端接所述微處理器的數據信號輸入端；全球移動通訊系統電路，簡稱GSM，采用芯片TC35，輸入端與GSM系統的短消息服務中心SMSC無線連接，輸出端與所述微處理器的RS232相連；控制器局域網總線接口電路，采用芯片SJA1000，它的一端接所述微處理器的數據信號接口，另一端通過芯片82C250與外設的遠程通信接口相連；觸發信號光纖接口電路，采用芯片HFBR-1528，它的一端通過芯片75451接所述微處理器的EX840驅動信號輸出端，它的另一端接光纖；PWM脈沖調制電路，采用芯片SA4828，它是全數字控制的三相PWM信號發生器，通過數據總線和控制線和所述微處理器相連，它的6個純正弦波形信號與輸出端通過下述驅動電路去分別控制下述逆變電路的電力電子器件IGBT(絕緣柵雙極晶體管)，同時，它還外接一個24MHz時鐘電路；驅動電路，采用芯片EXB840，它的輸入端經高隔離電壓光電耦合器使SA4828與驅動電路隔離，它的輸出端通過光纖接逆變電路的IGBT，它的驅動電路源來自經過整流濾波獲得的高頻變壓器輸出；整流-逆變-制動電路，采用Mini SkiiP芯片組件，其中的IGBT采用電阻-電容-二極管即RCD吸收電路，它與IGBT是并聯的，逆變電路與負載間有一個電感-電容串連的濾波器；功率因數校正器，采用芯片UC3854BN控制。
全文摘要
全數字控制的三相純正弦波逆變電源系統屬于逆變電源領域，其特征在于在微處理器控制下依次串接的PWM發生器、驅動電路和主電路分別使用三相純正弦波SA4828、EXB840和MiniSkiip芯片；保護電路采用電阻－電容－二極管和逆變器橋臂并連的方式；驅動電源從高頻變壓器輸出經整流、濾波可得；微處理器使用大容量的片上程序和數據存儲器；高頻開關IGBT達100KHz頻率；驅動信號用光耦隔離，反饋信號用互感器，變壓器隔離；具有測控端子，可與遠程計算機相連；具有完善的保護功能。它可為通信和電力設備提供純正的正弦波輸出。
文檔編號H02M7/42GK1553562SQ20031012170
公開日2004年12月8日 申請日期2003年12月19日 優先權日2003年12月19日
發明者于慶廣, 王浩 申請人:清華大學