电机控制集成电路的选用第十一讲PWM大规模集成电路HEF4752V的应用

1、技术讲座TECHN I CAL L ECTURE电机控制集成电路的选用第十一讲PWM 大规模集成电路H EF 4752V 的应用吴红星1,邹继明1,王悦2(1.哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150001摘要:叙述了用于逆变器交流电动机调速系统的P WM 大规模集成电路H EF 4752V 工作特点以及典型应用,在应用中的注意事项。关键词:交流调速;逆变桥;双缘调制中图分类号:TM 382文献标识码:C 文章编号:1001-6848(200101-0044-02收稿日期:2000-01-081概述目前,在市场上出售的交流调速集成电路主要有两种类型:产生逆变器驱动脉冲的集成电路和把主电路的功率期间和

2、外围电路集成在一起的模块。M EF 4752V 在交流调速方面有广泛的应用,它产生的是PWM 信号,其价格适中,结构简单,性能较好。2H EF 4752V 的引脚说明H EF 4752V 的引脚为28个引脚,它有12个逆变器驱动输出,3个控制输出,4个时钟输入,7个控制输入。表1说明了芯片的引脚编号及意义。表1H EF 4752V 引脚说明引脚编号说明2,3,8,9,21,22OBM i ,ORM i ,O Y Mi分别为R 、B 、Y 相1,27,10,11,19,20OBC i ,ORC i ,O YC i各相的换相7K 控制B 相输入信号24L 控制Y 相输入信号25I控制R 相输入信号

3、18CSP 电流采样脉冲26VAV 平均电压5C W 控制译码器信号12FCT 频率时钟17V CT 电压时钟4RCT 最高开关频率基准时钟6OCT 输出延迟时钟13,15,16A 、B 、C 试验电路输入23R SYNR 相同步信号H EF 4752V 内部由3个计数器、1个译码器、3个输出和1个试验线路组成,试验线路在使用过程中不起作用。3个输出口分别对应逆变器的R 、Y 、B 三相,每个输出口有4个输出,2个主输出,用于触发逆变电路中的换相晶闸管。互锁延迟间隔长短有输入时钟O CT 和K 控制;上下主输出的切换由内部产生的控制信号控制,这个控制信号是从调制后的载波脉冲得到的,这就需要知道

4、载波脉冲频率和相应的调制值。计数器FCT 、RCT 分别决定了输出频率和频率比,从而决定了载波频率。计数器V CT 决定了相应的调制宽度,从而决定了译码器对应的值。3H EF 4752V 功能说明控制输入信号I 、K 、L 是由0、1组成。输入I 的功能决定逆变器输出用于晶体管模式还是用于晶闸管模式。在晶体管模式下,逆变器每相中的上下主开关元件被交替导通,中间夹有互锁推迟间隔;输入L 用来控制起动 停止,在晶体管模式下,L 置低电平时,所有主输出和换相输出封锁,当L 置高电位时,产生的输出信号的内部电路继续运行。在晶闸管模式下,输入K 的逻辑电平的O CT 时钟输入的频率控制主输出触发脉冲的频

5、率。选择互锁推迟间隔的长短,以保证有足够的换相时间或者为6晶闸管自换相电路设置最小脉冲宽度。在晶闸管模式下,置L 低电位,逆变桥中的3个下开关元件被连续的触发,而上开关元件的触发信号被封锁。图1表示了对于晶体管模式典型的输出波形。相序输入C W 用于控制电动机的旋转方向:低电平时,相序R 、B 、Y ;高电平时,相序R 、Y 、B 。集成电路中共有4个时钟输入,用来控制输出波形。时钟输入FCT 控制逆变输出f OU T ,从而控制电机的转速。在系统运行期间允许停止FCT 时钟输入,它与输入I 的状态无关。f FCT 与f OU T 的关系由式(1决定:44微电机2001年第34卷第1期(总第1

6、18期 图1晶体管模式下R 相典型输出波形fFCT=3360f OU T (14H EF 4752V 典型应用电路图图2表示了一个用H EF 4752V 集成电路组成的PWM 交流电动机控制系统。在这个系统中从逆变器输出的三相R 、Y 、B 波形由正弦调宽的脉冲组成,每一个脉冲被双缘调制,结果在输出的任意两相间形成了正弦变化的平均电压。图3说明了载波脉冲双缘调制波形,载波脉冲的两边缘各用一个可变的时间间隔调制,这里值正比于sin a ,a 是未被调制时的边缘角位置,频率比为n 的调制要求总有2n 个值。通过开、闭逆变器的每一相上、 下开关元件实现输出波形的调制。闭合上开关元件输出一个低电平。图

7、2用H EF 4752V 产生P WM 驱动交流电机典型应用框图PWM 集成电路的基本功能就是提供3对互补的输出驱动波形,去驱动6个元件组成的逆变桥,以产生对称的三相输出。PWM 波形通过功率放大电路,进行功率放大,有时也需要隔离电路对信号进行隔离。H EF 4752V 能在频率从4H z 到71H z 的范围内充分控制逆变器的开关频率在675H z 到1070H z 的范围内,但是输出频率超过71H z 时,开关频率超过1070H z 直到过调制发生。过调制意味着相邻的被调宽脉冲发生合并,从降低开关频率, 直到得到一个方波输出。在实际应用中,输出频率的上限被电动机的额定值、逆变器的设计以及集

8、成线路的性能所限制。图3双缘调制波形5使用H EF 4752V 注意事项(1为了使H EF 4752V 能正常工作,对频率比fFCTf V CT ,以及fFCT有一定的限制。(2如果输入信号L 用在晶闸管模式中,注意确保开关缘“干净”。例如,在置低电平时,如果发生开关反弹,就有可能导致一个或多个M 1导通,而不是所有的M 2导通。(3为了安全运行,在合闸通电时需要一个初始化过程。在这个期间,晶闸管触发电路,晶体管驱动线路被封锁,正确的时钟和输入条件被建立。(4要确保最小脉冲宽度,脉冲宽度等于或小于互锁推迟间隔,相应的主输出缩短为一个窄脉冲,它的宽度等于1 f OU T 。(待续作者简介:吴红星(1975,男,助研,主要从事电机驱动及电动车驱动控制系统的研究。(上接第43页压焊质量保证的一部分。良好的质量保证,仍有待于全面的质量控