基于SA866AE设计的三相低频正弦波发生器[模拟电路]_老古开发网文章

1、基于SA866AE设计的三相低频正弦波发生器作者:雷卫军 刘 群 1 引 言 在双馈调速系统中,当转子励磁电源采用三相零式AC/AC变频器时,根据“余弦交叠法”来产生触发脉冲需要一套三相“期望正弦波”。过去常用模拟电子线路来实现,使用器件多,线路复杂,工作不可靠,不易实现精确的控制。本文采用MITEL公司生产的三相SPWM发生器SA866AE来产生所需的三相正弦波。其外围器件少,精度高,抗干扰能力强,特别适用于工业现场较恶劣的环境。 2 SA866AE特点及工作原理 2.1主要特点 (1)无需微处理器 (2)外接EEPROM编程 (3)产生的三相SPWM波形相序可调 (4)可控制电压和频率的变

2、化 (5)载频可达24KHZ的静音工作 (6)工作频率范围04KHZ,可整定在低频区（几HZ几十HZ） (7)双缘调制 (8)串行接口 2.2 工作原理简介 图1是SA866AE内部标准工作方式的框图。ADC是模数转换器,具有16位的精度,它将SETPOINT脚上的直流电压信号转换成相应的数字量控制PWM的输出频率,Vref是ADC的参考电压。DIR用于调节输出正弦波的相序。Vmon和Imon输入都是模拟量,起到保护的作用,它也可以间接的影响输出正弦波的电压幅值。SETTRIP控制PWM的输出,高电平关断PWM的输出,只有通过复位输入才能恢复工作。RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPH

3、T、BPHB为SPWM的上下桥互补对称输出,本文中用RPHT,YPHT,BPHT作为“期望正弦波”的输出脚。输入波ROM单元以数字形式存放着等效的连续的正弦电压波形。载波发生单元由一个上/下计数器和一个数字比较器构成。SPWM信号是通过比较ROM中的参考波形（近似正弦波）和载波波形（三角波）,而取得的一系列脉冲串。 SA866AE 微线形三线串行接口可与256或1024位的串行总线型EEPROM兼容,如93CXX系列,要求EEPROM为默认或可通过ORG选择16位格式,而且有自动增量的功能。因此不需要连续触发CS,即可连续下载数据。PAGE0,PAGE1两个逻辑管脚决定所选的EEPROM中的储

4、存单元。所有的参数存在EEPROM中,复位以后通过串行接口自动下载。 3 正弦平滑波形的获得 从SA866AE输出的三相SPWM 经过低通滤波后,可以得到三相正弦波。电路框图如图3。 3.1低频正弦波频率的整定及调节 设调速控制系统所要求的低频正弦波频率范围为0.55HZ。SA866AE的输出频率为04KHZ,由载波频率和输出电源频率范围决定。其中载波频率由下式决定： FCARR=FCLK/5122n+1. 式中FCLK为外接晶振频率,n是倍率系数,其值范围为07,初始化时由其对应的二进制通过EEPROM读入。输出电源频率由下式决定： FRANGE=FCARR2m+1/384 式中比例系数m的

5、值的范围为06,初始化时由其对应的二进制通过EEPROM读入。 当取FCLK为12MHZ时,n=7,m=0时代入、式中计算可得最低输出频率为0.47HZ,最大载波比N=fc/fr为192。半个周期内脉冲个数P=N/2为96;而当m=4时,输出频率为7.6HZ。由计算的结果可以看出,其频率的调节范围能满足要求。 3.2低频正弦波电压的调节 根据选择工作模式的不同,电压的调节方式也不同。如果选择V/F特性曲线变化,幅值将随频率的变化而变化,变化规律由压/频控制参数（GRAD、PED、KAY、FC）决定,其中GRAD是V/F特性曲线的斜率,由下式决定： GRAD=（255PED）FRANGE/16F

6、base 其中PED 是一个8位二进制参数,如果将PED设置为255,V/F线形特性不起作用。Fbase是基频频率。在我国,Fbase=50HZ。GRAD100%,那么A%=100%,即在V/F线形特性中,对幅值进行了限幅处理。 3.3 低频正弦波相序的调节 DIR脚的逻辑输入信号允许PWM输出相序反向。高电平时输出的相序为R-B-Y,低电平时输出的相序为R-Y-B。 根据所需低频正弦波相关参数的需要,将设计好的相关参数,以控制字的形式通过编程器写到外接的EEPROM中,SA866AE将通过所给的地址信号获得相应的初始化数据。 4 SA866AE正弦波发生器在双馈调速中的应用 调速系统采用线绕

7、电机,如图4。电机定子接工频电网,变频器接于转子。余弦波与三相“期望正弦波”经过比较器后产生的触发脉冲,经过隔离驱动单元后送AC/AC主回路。 参考文献： 1 MITEL公司,SA866AE 3-Pbase Pulse Width Modulation Engine Advance Information 1999 version DS4073-3.1。 2大中型电排站“提速增容”方案选择,电气传动自动化增刊,2001.8 ,刘群,张杰,廖冬初。 3交流励磁同步电机双馈变频调速试验,湖北省高等学校1998年科学研究项目计划任务申请书,1998.7 ,刘群 46KV/800KW同步机的异化改造试验,湖北省教育厅