基于SA866AE設計的三相低頻正弦波發(fā)生器[模擬電路]_老古開發(fā)網(wǎng)文章

1、基于SA866AE設計的三相低頻正弦波發(fā)生器作者:雷衛(wèi)軍 劉 群 1 引 言 在雙饋調(diào)速系統(tǒng)中,當轉(zhuǎn)子勵磁電源采用三相零式AC/AC變頻器時,根據(jù)“余弦交疊法”來產(chǎn)生觸發(fā)脈沖需要一套三相“期望正弦波”。過去常用模擬電子線路來實現(xiàn),使用器件多,線路復雜,工作不可靠,不易實現(xiàn)精確的控制。本文采用MITEL公司生產(chǎn)的三相SPWM發(fā)生器SA866AE來產(chǎn)生所需的三相正弦波。其外圍器件少,精度高,抗干擾能力強,特別適用于工業(yè)現(xiàn)場較惡劣的環(huán)境。 2 SA866AE特點及工作原理 2.1主要特點 (1)無需微處理器 (2)外接EEPROM編程 (3)產(chǎn)生的三相SPWM波形相序可調(diào) (4)可控制電壓和頻率的變

2、化 (5)載頻可達24KHZ的靜音工作 (6)工作頻率范圍04KHZ,可整定在低頻區(qū)（幾HZ幾十HZ） (7)雙緣調(diào)制 (8)串行接口 2.2 工作原理簡介 圖1是SA866AE內(nèi)部標準工作方式的框圖。ADC是模數(shù)轉(zhuǎn)換器,具有16位的精度,它將SETPOINT腳上的直流電壓信號轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)字量控制PWM的輸出頻率,Vref是ADC的參考電壓。DIR用于調(diào)節(jié)輸出正弦波的相序。Vmon和Imon輸入都是模擬量,起到保護的作用,它也可以間接的影響輸出正弦波的電壓幅值。SETTRIP控制PWM的輸出,高電平關斷PWM的輸出,只有通過復位輸入才能恢復工作。RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPH

3、T、BPHB為SPWM的上下橋互補對稱輸出,本文中用RPHT,YPHT,BPHT作為“期望正弦波”的輸出腳。輸入波ROM單元以數(shù)字形式存放著等效的連續(xù)的正弦電壓波形。載波發(fā)生單元由一個上/下計數(shù)器和一個數(shù)字比較器構成。SPWM信號是通過比較ROM中的參考波形（近似正弦波）和載波波形（三角波）,而取得的一系列脈沖串。 SA866AE 微線形三線串行接口可與256或1024位的串行總線型EEPROM兼容,如93CXX系列,要求EEPROM為默認或可通過ORG選擇16位格式,而且有自動增量的功能。因此不需要連續(xù)觸發(fā)CS,即可連續(xù)下載數(shù)據(jù)。PAGE0,PAGE1兩個邏輯管腳決定所選的EEPROM中的儲

4、存單元。所有的參數(shù)存在EEPROM中,復位以后通過串行接口自動下載。 3 正弦平滑波形的獲得 從SA866AE輸出的三相SPWM 經(jīng)過低通濾波后,可以得到三相正弦波。電路框圖如圖3。 3.1低頻正弦波頻率的整定及調(diào)節(jié) 設調(diào)速控制系統(tǒng)所要求的低頻正弦波頻率范圍為0.55HZ。SA866AE的輸出頻率為04KHZ,由載波頻率和輸出電源頻率范圍決定。其中載波頻率由下式?jīng)Q定： FCARR=FCLK/5122n+1. 式中FCLK為外接晶振頻率,n是倍率系數(shù),其值范圍為07,初始化時由其對應的二進制通過EEPROM讀入。輸出電源頻率由下式?jīng)Q定： FRANGE=FCARR2m+1/384 式中比例系數(shù)m的

5、值的范圍為06,初始化時由其對應的二進制通過EEPROM讀入。 當取FCLK為12MHZ時,n=7,m=0時代入、式中計算可得最低輸出頻率為0.47HZ,最大載波比N=fc/fr為192。半個周期內(nèi)脈沖個數(shù)P=N/2為96;而當m=4時,輸出頻率為7.6HZ。由計算的結果可以看出,其頻率的調(diào)節(jié)范圍能滿足要求。 3.2低頻正弦波電壓的調(diào)節(jié) 根據(jù)選擇工作模式的不同,電壓的調(diào)節(jié)方式也不同。如果選擇V/F特性曲線變化,幅值將隨頻率的變化而變化,變化規(guī)律由壓/頻控制參數(shù)（GRAD、PED、KAY、FC）決定,其中GRAD是V/F特性曲線的斜率,由下式?jīng)Q定： GRAD=（255PED）FRANGE/16F

6、base 其中PED 是一個8位二進制參數(shù),如果將PED設置為255,V/F線形特性不起作用。Fbase是基頻頻率。在我國,Fbase=50HZ。GRAD100%,那么A%=100%,即在V/F線形特性中,對幅值進行了限幅處理。 3.3 低頻正弦波相序的調(diào)節(jié) DIR腳的邏輯輸入信號允許PWM輸出相序反向。高電平時輸出的相序為R-B-Y,低電平時輸出的相序為R-Y-B。 根據(jù)所需低頻正弦波相關參數(shù)的需要,將設計好的相關參數(shù),以控制字的形式通過編程器寫到外接的EEPROM中,SA866AE將通過所給的地址信號獲得相應的初始化數(shù)據(jù)。 4 SA866AE正弦波發(fā)生器在雙饋調(diào)速中的應用 調(diào)速系統(tǒng)采用線繞

7、電機,如圖4。電機定子接工頻電網(wǎng),變頻器接于轉(zhuǎn)子。余弦波與三相“期望正弦波”經(jīng)過比較器后產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖,經(jīng)過隔離驅(qū)動單元后送AC/AC主回路。 參考文獻： 1 MITEL公司,SA866AE 3-Pbase Pulse Width Modulation Engine Advance Information 1999 version DS4073-3.1。 2大中型電排站“提速增容”方案選擇,電氣傳動自動化增刊,2001.8 ,劉群,張杰,廖冬初。 3交流勵磁同步電機雙饋變頻調(diào)速試驗,湖北省高等學校1998年科學研究項目計劃任務申請書,1998.7 ,劉群 46KV/800KW同步機的異化改造試驗,湖北省教育廳