基于瑞薩H8／3687的小型發(fā)電機逆變電源的研制
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
2．1．2 IGBT保護電路設(shè)計
2ED020I12-F不能產(chǎn)生負偏壓，逆變電路中處于關(guān)斷狀態(tài)下的IGBT由于其反并聯(lián)二極管的恢復(fù)過程，將承受C-E電壓的急劇上升，這種現(xiàn)象稱為密勒效應(yīng)。由于密勒效應(yīng)，IGBT門極驅(qū)動電壓增加，甚至導(dǎo)致IGWT被導(dǎo)通，上下IGBT直通，橋臂短路。
針對2ED020I12-F的不足，在上下橋臂的驅(qū)動電路中加上由電容和5 V穩(wěn)壓管并聯(lián)組成的負壓電路。工作原理為，電源電壓為18 V，電源通過電阻R7給電容C6充電，電容C6兩端電壓為+5 V。當InL輸入為高電平時，OUTL輸出為高電壓18 V，這時加在下橋臂VQ2柵極上的電壓為18 V-5 V=13 V，IGBT正常道通。當InL輸入為低電平時，OUTL輸出為O V，此時柵極上的電壓為-5 V，實現(xiàn)了關(guān)斷時產(chǎn)生負壓；同理適用于上橋臂。
為使IGBT關(guān)斷時過電壓能得到有效抑制并減小關(guān)斷損耗，通常為IGBT主電路設(shè)置關(guān)斷緩沖吸收電路。本設(shè)計中采用RCD型關(guān)斷緩沖吸收電路，電容C7、 C8使IGBT關(guān)斷時電壓緩升，因此稱為緩壓電容，電阻R3、R4的作用是限制IGBT導(dǎo)通時電容C7、C8中儲能沿IGBT流過的電流。IG-BT關(guān)斷時，充電電流在電阻R3、R4上會產(chǎn)生壓降，二極管VD的作用是旁路電阻上的充電電流，克服過沖電壓。對緩沖吸收電路的要求是：1)盡量減小主電路的布線電感L；2)吸收電容應(yīng)采用低感吸收電容，其引線應(yīng)盡量短，最好直接接在IGBT的端子：3)吸收二極管應(yīng)選用快開通和快速恢復(fù)二極管，以免產(chǎn)生開通過電壓和反向恢復(fù)引起較大的振蕩過電壓。
2．2 系統(tǒng)軟件設(shè)計及算法實現(xiàn)
2．2．1 PWM的基本原理
如圖3所示，把半個周期正弦波波形分成n等分，可以把正弦波看成幅值不等的n個彼此相連寬度相等的脈沖所組成，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。把n個脈沖序列用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖替代，矩形脈沖和相應(yīng)的正弦等分的面積(沖量)相等，這就是脈寬調(diào)制波形。根據(jù)沖量相等效果相同的原理，脈寬調(diào)制波形和正弦半波是等效的。在正弦脈寬調(diào)制波形中，各脈沖的幅值都是相等的，只要按同一比例系數(shù)改變各脈沖的寬度，就可以改變等效輸出正弦波的幅值。發(fā)電機逆變電源輸出正弦波交流電為Ursin(wt)，則電壓幅值為Ur。輸出脈沖幅值為Uo，在線計算出IGBT每個載波周期內(nèi)的開通時間為：
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/180140.htm
2．2．2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
H8／3687主要用于控制和數(shù)據(jù)處理，并具備產(chǎn)生PWM調(diào)制信號的功能，通過驅(qū)動電路驅(qū)動IGBT，A／D接口采集電壓檢測和電流檢測的模擬信號，對關(guān)鍵功率器件的運行參數(shù)進行實時監(jiān)控。系統(tǒng)的程序流程如圖4所示。載波頻率取12．5 kHz，則載波周期T1=50μs，所以參考波在一個周期內(nèi)的載波數(shù)為n=12．5 kHz／50Hz=250，可通過式(1)在線計算出IGBT一個載波內(nèi)的開通時間。
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