變頻器設(shè)計(jì)中的一些實(shí)用技術(shù)

1、變頻器設(shè)計(jì)中的一些實(shí)用技術(shù)總體電路結(jié)構(gòu)總體電路結(jié)構(gòu)直流電抗器濾波DBVD、CVD、Auv、Bvw、JCF信號處理、接觸器控制，風(fēng)機(jī)接口等三相380V交流輸入+5V、15V、-24V主 控 制 板保護(hù)及電流檢測電路IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路TMS320F2810端子模擬信號處理電流檢測(霍爾)浪 涌 電 壓吸 收 板MOTOR132EEPROM及復(fù)位電路12變壓器模擬及數(shù)字輸入輸出端子鍵 盤 及顯 示 板整流+15V+5V、15V、+24V接觸器直流電抗器散熱器 溫度 檢測AC220V散熱風(fēng)機(jī)端子光耦隔離及擴(kuò)展電路RS232/RS485/CAN 通訊端口外部輔助電源輸入17V電源及接口信號驅(qū)動(dòng)電源D

2、SP電壓檢測開關(guān)電源AC220V逆變電 源 、 功 能 及 驅(qū) 動(dòng) 電 路 板DSP電源穩(wěn)壓3.3V、1.8V3.3v和和5v的接口電路的接口電路3.3v電源電源3 . 310000/3305 . 2*1005 . 21005 . 210000/3305 . 2oovv電壓檢測電壓檢測VRRvo21簡單的差分電路原理簡單的差分電路原理1212212111RRRvvvRRRvvvrefo1221RRvvvvrefo)(2112vvRRvvrefo交流輸出側(cè)電流采樣電路交流輸出側(cè)電流采樣電路交流輸出側(cè)電流采樣處理交流輸出側(cè)電流采樣處理 基于霍爾的電流采樣基于霍爾的電流采樣 過流保護(hù)電路上下管驅(qū)動(dòng)脈

3、沖的互鎖 缺點(diǎn)：關(guān)斷二極管承受反壓，影響開關(guān)速度 一種實(shí)用的互鎖電路PCB設(shè)計(jì)的一些規(guī)范設(shè)計(jì)的一些規(guī)范n 1.布局 首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時(shí)，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局。 n2.布線 布線的原則如下： （1）輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。 （2）印制板導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為0.5mm、寬度為115mm時(shí)，通過2A的電流，

4、溫度不會(huì)高于3。因此，導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.020.3mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小于58mil。 （3）印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀。這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。 n 1.電源線設(shè)計(jì) 根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源

5、線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。 PCB及電路抗干擾措施及電路抗干擾措施 n 數(shù)字地與模擬地分開。 電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。要盡量加大線性電路的接地面積。n 接地線構(gòu)成閉環(huán)路。 設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時(shí)，將接地線做成閉路可以明顯地提高抗噪聲能力。其原因在于：印制電路板上有很多集成電路

6、元件，尤其遇有耗電多的元件時(shí)，因受接地線粗細(xì)的限制，會(huì)在地線上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪能力下降，若將接地線構(gòu)成環(huán)路，則會(huì)縮小電位差值，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。n 接地線應(yīng)盡量加粗 若接地線用很細(xì)的線條，則接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子產(chǎn)品的定時(shí)信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能降低。因此應(yīng)將接地線盡量加粗，使它能通過三倍于印制電路板的允許電流。如有可能，接地線的寬度應(yīng)大于3mm。 地線設(shè)計(jì)地線設(shè)計(jì)n現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路（數(shù)字或模擬電路），而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。n數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強(qiáng)

7、，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整人PCB對外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)，所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接，請注意，只有一個(gè)連接點(diǎn)。也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來決定。 數(shù)字電路與模擬電路的共地?cái)?shù)字電路與模擬電路的共地 n PCB設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一是在印制板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙荨Ｍ伺弘娙莸囊话闩渲迷瓌t是： （1）電源輸入端跨接10100uf的電解電容器。如有可能，接100uF以上的更好。 （2）原則上每個(gè)集成電路

8、芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01pF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每48個(gè)芯片布置一個(gè)110pF的鉭電容。 （3）對于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。 （4）電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。 （5）要選高頻信號好的獨(dú)石電容式瓷片電容作去耦電容。去耦電容焊在印制電路板上時(shí)，引腳要盡量短。從高噪聲區(qū)來的信號要加濾波。 退藕電容配置退藕電容配置 信號濾波信號濾波n 對于采樣信號，硬件電路上采用簡單降嘈濾波，利用小電阻和小電容即可 n 數(shù)字濾波：對采樣所得的AD信號進(jìn)行一階低通數(shù)字濾波 濾波函數(shù)為：xycc1 離散化

9、以后， y=ytc*wc*(x-y) 效果完全等效于硬件濾波電路。n 數(shù)字濾波的優(yōu)點(diǎn)：濾波效果不受參數(shù)變化影響，截止頻率可以根據(jù)濾波效果反復(fù)設(shè)定三相交流量的同步濾波三相交流量的同步濾波n低通濾波器對交流信號不可避免會(huì)存在衰減和相移n將三相電壓由三相靜止坐標(biāo)變換到轉(zhuǎn)速為o的同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系，從而將正弦的基波變?yōu)橹绷髁?，嘈聲信號將表現(xiàn)為高頻分量。由于直流量經(jīng)低通濾波時(shí)不會(huì)產(chǎn)生相移和衰減，這樣可以采用更低截止頻率的低通濾波器，得到更好的濾波效果?？臻g矢量調(diào)制空間矢量調(diào)制n數(shù)字算法統(tǒng)一采用空間矢量調(diào)制，計(jì)算都在兩相坐標(biāo)中完成，無論是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，算法參見TI文檔。n利用空間矢量調(diào)制可以方便生

10、成直流電壓，只需要讓坐標(biāo)中量給定為恒值即可，這樣不會(huì)涉及頻率為零，被零除之類的問題n三角波和正弦波比較的調(diào)制方法（spwm）存在電壓輸出不足的問題，實(shí)際中必須加入三次諧波，數(shù)字實(shí)現(xiàn)比較麻煩一些轉(zhuǎn)差矢量控制轉(zhuǎn)差矢量控制 這種方法是基于電機(jī)穩(wěn)態(tài)方程，把旋轉(zhuǎn)電流假設(shè)成穩(wěn)態(tài)正弦波 轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制 PIPIPIdqSVPWMVSIabcIMdqabc&phaseline*rrs*r*sl*sdi*sqi*emTrsdisqi*squ*sdu*su*susisisususqcusdcu磁鏈觀測LPFrrsqmTiLmrLsT1rpmrnLTL32無無速度傳感器速度傳感

11、器的磁鏈觀測的磁鏈觀測 rrr *rK/Ps*rdqs1ssssmrpLRLLiiususire電機(jī)功率計(jì)算電機(jī)功率計(jì)算 電壓采用給定值而不是實(shí)測值 電流采用實(shí)測值， 功率需要進(jìn)行低通濾波iuiuQiuiuP碼盤測速碼盤測速 在大部分情況下，測周法比測頻法（QEP模式模式）有更高的精度和更快的反應(yīng)時(shí)間測量一個(gè)脈沖所用的時(shí)間測量一定時(shí)間內(nèi)碼盤產(chǎn)生的脈沖數(shù)QEP模式模式測周法測周法 測周法獲得的速度必須經(jīng)過濾波處理，以去除測速嘈聲 測頻一般用于高線數(shù)編碼器在高轉(zhuǎn)速情況 計(jì)算速度測速時(shí)需要剔除異常點(diǎn) 實(shí)際中由于資源限制，一般不采用M-T 法 DSP DSP 的的C C語言編程語言編程 TI提供了28x的規(guī)范程序結(jié)構(gòu)框架 更高效的編譯效率 定點(diǎn)DSP難以使用浮點(diǎn)類型數(shù)據(jù)，因此計(jì)算中的移位和溢出防止必須手動(dòng)完成 C的優(yōu)勢體現(xiàn)在代碼的可讀性、可維