[摘要] 本文介紹了8098單片機控制的PWM電子換向器在無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要介紹了IGBT逆變器的觸發(fā)電路和驅(qū)動電路。本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟并具實用性。 [關(guān)鍵詞] 單片機 觸發(fā)電路 IGBT 驅(qū)動電路 無刷直流電機 　　 電力電子技術(shù)研究的內(nèi)容包括三個方面：電力電子器件、變流電路和控制電路。電力電子變流技術(shù)在工業(yè)化領(lǐng)域有著廣泛地應(yīng)用。如電機拖動及其調(diào)速系統(tǒng)中都會用到變流技術(shù)，因此簡單、實用、控制準確的觸發(fā)和驅(qū)動電路就顯得尤其重要。本文介紹由8098單片機控制的一種電子換向器在IGBT逆變器中的應(yīng)用，用于無刷直流電機的調(diào)速系統(tǒng)。 　　 1 系統(tǒng)硬件組成及其原理 　　 本系統(tǒng)為轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，被控對象是無刷直流電機，如圖1所示。 無刷直流電機是由一組變流器、一臺同步電機和一個轉(zhuǎn)子位置檢測器組成。主電路由蓄電池,電容以及IGBT逆變器組成，如圖2所示。但無刷直流電機中的變流器和一般變流器不同，它受控于轉(zhuǎn)子位置檢測器，是一個所謂“自控式逆變器”。無刷直流電機繞組中流過的電流和通常電機中所通過的電流不同。以三相Y連接全控橋兩兩導(dǎo)通電路為例，所謂兩兩導(dǎo)通是指每一瞬間只有兩個功率管道通，每隔1/6周期（60度電角度）換向一次，每次換向一個功率管，每一個功率管導(dǎo)通120度電角度。位置信號發(fā)生器既用來產(chǎn)生位置信號，又可輸入8098進行測速和轉(zhuǎn)向判別。 控制電路由8098單片機及其外圍電路組成。控制系統(tǒng)將直流電變成三相可調(diào)的交流電,實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速。電流環(huán)是利用滯回比較器對電流進行跟蹤控制。轉(zhuǎn)速環(huán)則是由8098單片機實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的數(shù)字PI調(diào)節(jié)以及電機運行狀態(tài)的判別。 　　 外圍電路主要是由鍵盤電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、EPROM（2764）、驅(qū)動輸出電路等組成。由上述可知電機的調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)該是一個完整而又相對復(fù)雜的整體，由于篇幅有限，以下僅對逆變器的觸發(fā)和驅(qū)動電路作比較詳細地介紹。 　　 2．電子換向器 　　 根據(jù)三相橋式逆變器對觸發(fā)脈沖的要求， PWM電子換向器即是綜合電流調(diào)節(jié)器輸出的PWM信號、電機轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)矩等多種控制信號，產(chǎn)生逆變器開關(guān)觸發(fā)信號的主要部件。本系統(tǒng)使用一片EPROM（2764）來實現(xiàn)控制邏輯。即將2764的地址線作為輸入信號端，數(shù)據(jù)線作為輸出信號端，預(yù)先將電機各種運行狀態(tài)下的開關(guān)信號存入EPROM中，對應(yīng)不同的輸入信號，輸出相應(yīng)的控制信號。電子換向器的電路圖如圖3所示。表1為電機正常工作的情況下，處于正轉(zhuǎn)電動狀態(tài)時的開關(guān)狀態(tài)表。其中EPROM地址線所輸入的信號為： A0：保護信號，“1”：正常運行，“0”：故障運行。 A1：電流調(diào)節(jié)器輸出的PWM信號，電流調(diào)節(jié)器在本系統(tǒng)中采用的是滯回調(diào)節(jié)器（兩態(tài)調(diào)節(jié)器），對電機定子電流進行直接跟蹤控制，即將電流給定值和電流反饋的實時采樣值輸入到比較器，有滯回比較器調(diào)節(jié)開關(guān)元件的導(dǎo)通關(guān)斷時間，從而調(diào)節(jié)電流大小，“1”：高電平。“0”：低電平。 A2：轉(zhuǎn)矩信號（電動、制動信號），“1”：電動狀態(tài)，“0”：制動狀態(tài)。 A3～A5：轉(zhuǎn)子位置信號（PA PB PC）。 A6：限速回饋制動信號， “1”正常，“0”制動。 A7：緊急停機信號，“1”正常，“0”停機。 A8：轉(zhuǎn)向信號，“1”正轉(zhuǎn)，“0”反轉(zhuǎn)。 圖中，與非門4049、非門7406以及和它相連的電阻組成的電路的作用是完成電平之間的匹配。 　　 3． 驅(qū)動電路 　　 IGBT是集MOSFET的電壓激勵和GTR的大電流低導(dǎo)通電阻等優(yōu)點于一體的器件，其驅(qū)動電路采用 IGBT的專用驅(qū)動模塊EXB841，其驅(qū)動電路如圖4所示。系統(tǒng)正常工作時，當PWM信號為高電平時，EXB841的14腳變低電平，在 　 15腳和14腳之間有電流流過，3腳和11腳間輸出+15V電壓，開通IGBT。當IGBT過流時，EXB841的6腳通過快速二極管D1檢測到C點電位升高，3腳輸出電壓逐步降低，慢速關(guān)斷I GBT。若延時后過流仍未消失，則認為是真短路，5腳變低電平，使光耦工作，輸出封鎖信號去封鎖PWM脈沖，使IGBT完全關(guān)斷。驅(qū)動電路中的“GND”所指地為驅(qū)動電路地，為了安全，圖中驅(qū)動電路和控制電路通過光耦個離開了，所以驅(qū)動電路和控制電路不共地。 結(jié)束語： 　　 實驗證明用EPROM實現(xiàn)電子換向功能，使設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)簡單、集成度高、抗干擾能力強、工作可靠、成本低廉，且便于和單片機接口實現(xiàn)數(shù)字控制。