基于SA866AE設(shè)計(jì)的三相低頻正弦波發(fā)生器[模擬電路]_老古開(kāi)發(fā)網(wǎng)文章

1、基于SA866AE設(shè)計(jì)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(dāng)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源采用三相零式AC/AC變頻器時(shí),根據(jù)“余弦交疊法”來(lái)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖需要一套三相“期望正弦波”。過(guò)去常用模擬電子線路來(lái)實(shí)現(xiàn),使用器件多,線路復(fù)雜,工作不可靠,不易實(shí)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(lái)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(qiáng),特別適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較惡劣的環(huán)境。 2 SA866AE特點(diǎn)及工作原理 2.1主要特點(diǎn) (1)無(wú)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(dá)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(jiǎn)介 圖1是SA866AE內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)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(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)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(hù)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(guān)斷PWM的輸出,只有通過(guò)復(fù)位輸入才能恢復(fù)工作。RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPH

3、T、BPHB為SPWM的上下橋互補(bǔ)對(duì)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(gè)上/下計(jì)數(shù)器和一個(gè)數(shù)字比較器構(gòu)成。SPWM信號(hào)是通過(guò)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(rèn)或可通過(guò)ORG選擇16位格式,而且有自動(dòng)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(gè)邏輯管腳決定所選的EEPROM中的儲(chǔ)

4、存單元。所有的參數(shù)存在EEPROM中,復(fù)位以后通過(guò)串行接口自動(dòng)下載。 3 正弦平滑波形的獲得 從SA866AE輸出的三相SPWM 經(jīng)過(guò)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(shè)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(shí)由其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制通過(guò)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(shí)由其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制通過(guò)EEPROM讀入。 當(dāng)取FCLK為12MHZ時(shí),n=7,m=0時(shí)代入、式中計(jì)算可得最低輸出頻率為0.47HZ,最大載波比N=fc/fr為192。半個(gè)周期內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)P=N/2為96;而當(dāng)m=4時(shí),輸出頻率為7.6HZ。由計(jì)算的結(jié)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(gè)8位二進(jìn)制參數(shù),如果將PED設(shè)置為255,V/F線形特性不起作用。Fbase是基頻頻率。在我國(guó),Fbase=50HZ。GRAD100%,那么A%=100%,即在V/F線形特性中,對(duì)幅值進(jìn)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(hào)允許PWM輸出相序反向。高電平時(shí)輸出的相序?yàn)镽-B-Y,低電平時(shí)輸出的相序?yàn)镽-Y-B。 根據(jù)所需低頻正弦波相關(guān)參數(shù)的需要,將設(shè)計(jì)好的相關(guān)參數(shù),以控制字的形式通過(guò)編程器寫到外接的EEPROM中,SA866AE將通過(guò)所給的地址信號(hào)獲得相應(yīng)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(yīng)用 調(diào)速系統(tǒng)采用線繞

7、電機(jī),如圖4。電機(jī)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(guò)比較器后產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖,經(jīng)過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)單元后送AC/AC主回路。 參考文獻(xiàn)： 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(dòng)自動(dòng)化增刊,2001.8 ,劉群,張杰,廖冬初。 3交流勵(lì)磁同步電機(jī)雙饋?zhàn)冾l調(diào)速試驗(yàn),湖北省高等學(xué)校1998年科學(xué)研究項(xiàng)目計(jì)劃任務(wù)申請(qǐng)書,1998.7 ,劉群 46KV/800KW同步機(jī)的異化改造試驗(yàn),湖北省教育廳