相SPWM专用集成电路

第 二 章 电 力 电 子 变 频 器 及PWM控 制 原 理山 东 大 学 2.5 三 相 SPWM专 用 集 成 电 路SPWM专 用 集 成 电 路 芯 片 用 一 片 集 成电 路 加 上 少 量 的 外 围 器 件 生 成 SPWM波 形 ， 大 大 简 化 了 电 路 和 设 计 成 本 。 SA4828SM2001 一 、 SA4828及 其 应 用SA4828是 一 种 新 型 三 相 SPWM芯 片 。 SA系 列 （ 如 SA8281， SA8282，SA4828等 ） PWM波 形 发 生 器 具 有 精 度 高 、抗 干 扰 能 力 强 、 外 围 电 路 简 单 等 优 点 ， 其 中SA4828主 要 用 于 变 频 调 速 、 逆 变 电 源 及 UPS等 工 业 领 域 。 SA4828的 功 能 特 点 全 数 字 操 作 SA4828通 过 数 据 总 线 连 接 到 微 处 理 器 /微 控 制 器 ，SPWM波 形 生 成 采 用 全 数 字 化 规 则 采 样 方 式 ， 避 免 了 模 拟电 路 中 存 在 的 漂 移 问 题 ， 使 它 的 脉 冲 具 有 很 高 的 精 确 性 和稳 定 性 。工 作 频 率 范 围 宽 三 角 载 波 频 率 最 高 频 率 可 达 24kHz， 输 出 调 制 波频 率 范 围 可 达 4kHz， 分 辨 率 达 到 16位 。 SA4828的 功 能 特 点 工 作 方 式 灵 活 6路 PWM输 出 管 脚 均 具 有 12mA的 驱 动 能 力 ， 可 直 接驱 动 用 于 隔 离 的 光 电 耦 合 器 件 。 其 工 作 参 数 ， 如 载 波 频 率 、 调 制 波 频 率 范 围 、 脉 冲延 迟 时 间 等 ， 可 由 微 处 理 器 以 向 其 写 入 控 制 字 的 方 式方 便 地 确 定 或 修 改 ， 不 需 外 加 任 何 电 路 。 SA4828的 功 能 特 点 ROM内 置 波 形 调 制 波 形 以 数 字 形 式 存 储 在 片 内 ROM上 ， 采 用 异 步 调 制方 式 。三 种 SPWM波 形 输 出 标 准 正 弦 波增 强 型 波 形 ： 通 过 采 用 谐 波 注 入 技 术 使 逆 变 器 直 流电 压 得 到 充 分 利 用 ；高 效 型 波 形 ： 又 称 带 死 区 的 增 强 波 形 ， 它 可 以 节 省33 的 开 关 损 耗 。 SA4828的 内 部 结 构 、 引 脚 说 明 SA4828主 要 由 三 部 分 构 成 ： 接 收 并 存 储 微 处 理 器 命 令 （ 控 制 字 ） 。 主 要 由 总 线 控 制 ，总 线 译 码 ， 暂 存 器 R0R5， 虚 拟 寄 存 器 R14、 R15及 48位 初 始 化 寄 存 器 和 48位 控 制 寄 存 器 组 成 ； 读 取 波 形 部 分 。 由 地 址 发 生 器 和 片 内 波 形 ROM组 成 ； 三 相 输 出 控 制 电 路 及 输 出 脉 冲 锁 存 电 路 。 每 相 输 出 控 制电 路 又 由 脉 冲 删 除 电 路 和 脉 冲 延 迟 电 路 组 成 。 2.5 三 相 SPWM专 用 集 成 电 路 v 引 脚 说 明 ： MUX： 总 线 选 择 。 用 来 区 分 多 路 和 非 多 路 总 线 。 数 据 总 线 模 式可 以 分 为 两 种 ： 多 路 复 用 的 地 址 /数 据 总 线 或 者 分 别 的 地 址 和 数据 总 线 。 RS： 用 于 在 非 多 路 总 线 模 式 中 定 义 输 入 字 节 是 地 址 （ “ 0” ） 还是 数 据 （ “ 1” ） ， 这 时 它 一 般 被 连 接 到 一 条 地 址 线 上 。 在 多 路模 式 中 ， 它 被 内 置 为 高 电 平 。 SET TRIP： 封 锁 控 制 ， 高 有 效 。 高 电 平 启 动 输 出 封 锁 锁 存 ， 使 输 出 和 六 个 PWM输 出 立 即 锁 定 为 低 。 当 不 用 SET TRIP时 ， 必 须 将 其 保 持 在 低 电 平 ， 不 能 悬 浮 。 TRIP 指 示 输 出 封 锁 锁 存 器 的 状 态 ， 低 电 平 有 效 。 RPHT ： 红 色 相 （ 上 功 率 开 关 ） ; YPHT： 黄 色 相 （ 上 功 率 开 关 ） BPHT： 蓝 色 相 （ 上 功 率 开 关 ） ; RPHB： 红 色 相 （ 下 功 率 开 关 ） YPHB： 黄 色 相 （ 下 功 率 开 关 ） ; BPHB： 蓝 色 相 （ 下 功 率 开 关 ）TRIP v初 始 化 寄 存 器 的 设 置 在 工 作 之 前 ， 首 先 需 要 向 初 始 化 寄 存 器 写 入 命 令 字 ， 来设 定 与 电 机 和 逆 变 器 有 关 的 基 本 参 数 。 初 始 化 寄 存 器 是 一 个 48位 的 寄 存 器 ， 各 命 令 字 需 要 先 写入 6个 暂 存 器 （ R0R5） ， 然 后 再 同 时 传 送 给 初 始 化寄 存 器 。 初 始 化 寄 存 器 的 设 置 初 始 化 寄 存 器 的 设 置v （ 1） 载 波 频 率 设 定 （ CFS） ： 设 定 字 由 CFS0CFS2三 位 组 成 。 载 波 频 率 给 出 如 下 ： （ 2-29）CARRf 1CLK2512 nf由 上 式 求 出 n值 ， n值 的 二 进 制 数 即 为 载 波 频 率 设 定 字 。 v （ 2） 调 制 波 频 率 范 围 （ FRS） 调 制 波 频 率 范 围 设 定 字 由 FRS0FRS2三 位 组 成 。 计 算 如 下 ： （ 2-30） RANGEf 384 2CARR mf 由 上 式 求 得 m值 。 m值 的 二 进 制 数 即 为 电 源 频 率 范 围 设 定 字 。 v （ 3） 脉 冲 延 迟 时 间 的 设 定 （ PDY） v 该 设 定 字 是 由 PDY0PDY5六 位 组 成 。 脉 冲 延 迟 时 间 给 出 如 下 ： pdyt 512PDY63CARR f由 上 式 求 得 PDY值 。 它 的 二 进 制 数 即 是 脉 冲 延 迟 时 间 设 定 字 。 v （ 4） 最 小 脉 宽 删 除 时 间 （ PDT） 。 最 小 删 除 脉 宽 设 定 字 是 由 PDT0PDT6七 位 组 成 。 最 小 脉 冲 删 除 时 间 给 出 如 下 ：pdt 512PDT127CARR f 由 于 脉 冲 延 迟 电 路 跟 在 脉 冲 删 除 电 路 之 后 ， 故 输 出 的 PWM脉 冲 的 实 际 最小 宽 度 将 比 设 定 的 脉 冲 取 消 时 间 窄 。 v（ 5） 波 形 选 择 字 。 SA4828内 部 有 三 种 可 选 的 调 制 波 形 。 波 形选 择 字 由 WS0、 WS1两 位 组 成 ， 可 以 通 过 表2-12来 进 行 选 择 。 图 2-36 SA4828内 部 调 制 波 形 正 弦 波增 强 型高 效 型f(t)f(t) f(t)AA 0 1800 180 3601800 36036060 12060 120 240 300240 300WS1 WS0 波 形0 0 正 弦 波 （ 默 认 ）0 1 增 强 型1 0 高 效 型 （ 减 少 开 关 损 耗 ）1 1 保 留 v （ 6） 幅 值 控 制 位 （ AC） 当 AC 0时 ， 控 制 寄 存 器 中 的 红 相 位 可 控 制 所 有 三 相 的 幅 值 。 当 AC 1时 ， 控 制 寄 存 器 中 的 红 、 黄 、 蓝 相 位 分 别 控 制 各 自 的 幅 值 。 v （ 7） 看 门 狗 时 间 常 数 的 设 定 （ WD） 。 时 间 常 数 由 WD0WDl5共 十 六 位 组 成 ，定 时 时 间 由 如 下 公 式 给 出 ： v 如 果 用 25MHz主 频 时 ， 时 间 常 数 范 围 为 41s268s。 控 制 寄 存 器 的 WTE位 可 以控 制 看 门 狗 有 效 或 无 效 。 CLKwd 1024TIM ft v 控 制 寄 存 器 编 程 ， 包 括 调 制 波 频 率 选 择 ; 调 制 波 幅 值 选 择 ; 正 反 转 选 择 计 数 器 复 位 控 制 ; 看 门 狗 选 择 ; 软 复 位 控 制 2.5 三 相 SPWM专 用 集 成 电 路 SM2001及其应用 SM2001是 国 内 开 发 的 可 产 生 三 相 正 弦PWM驱 动 波 形 的 大 规 模 集 成 电 路 芯 片 。 普 通 正 弦 波 和 高 效 电 机 驱 动 波 两 种 波 形可 供 选 择 。 SM2001RSTCSCKDAOEINTWVS VDDVDDUTVTWTUBWBCLK GNDVBGND图 2-38 SM2001引 脚 分 布 图v CK： 串 口 时 钟 ， 上 升 沿 锁 入 数 据v DA： 串 口 数 据v OE： 输 出 控 制 ， 为 高 允 许 PWM输 出v INT： 异 常 中 断 ， 下 降 沿 触 发v WVS： 内 部 波 形 选 择 ， 高 效 /普 通 SM2001可 广 泛 用 于 交 流 异 步 电 机 的 变 频 驱 动 ， 如 变 频 空 调 、变 频 冰 箱 和 变 频 洗 衣 机 的 控 制 驱 动 ， 各 类 工 业 水 泵 、 风 机 的 变频 驱 动 ， 各 类 不 间 断 逆 变 电 源 （ UPS） 等 。 2.6 单 片 机 和 DSP用 于 PWM信 号 生 成 v 一 般 而 言 ， PWM算 法 占 用 较 多 CPU时 间 ， 若 用 软 件 直 接 生成 PWM信 号 ， 需 要 采 用 多 字 长 、 运 算 速 度 高 的 微 处 理 器 来 实 现高 质 量 的 信 号 输 出 。 本 节 介 绍 两 种 高 性 能 微 处 理 器 的 PWM信 号生 成 方 法 ： 80C196MC单 片 机 TMS320F2407A 2.6.1 80C196MC单片机生成SPWM波形 80C196MC是 Intel公 司 专 为 三 相 电 机 变 频 调 速 设 计 的 16位 单 片 机 。 地 址 和 数 据 总 线 都 为 16位 晶 振 频 率 可 达 16M 有 64K字 节 的 程 序 存 贮 器 和 数 据 存 贮 器 空 间 片 内 包 括 512字 节 的 RAM， 160字 节 的 特 殊 功 能 寄 存 器 组 13路 模 拟 输 入 通 道 ， 2个 16位 定 时 器 1个 三 相 波 形 发 生 器 （ WFG） 2.6.1 80C196MC单片机生成SPWM波形v三 相 SPWM波 形 是 由 U、 V、 W三 个 单 相 SPWM波 形 发 生 器 生 成 。 图 2-41 SPWM波 形 输 出 示 意 图 外 部 中断保 护 请求外 部 中 断 输入各 载 波 周期中 断 请 求 U+ td tdU - td三 角 波 发 生 U相 脉 冲比 较 及 生 成脉 宽 值 设 定 死 区 时 间发 生 器死 区 互 锁 ， 脉冲 分 配 与 输 出方 式 控 制保 护 电 路 三 相 互 补 SPWM波 发 生 器 可 通 过 P6口 直 接 输 出 六 路 SPWM信号 ， 每 路 驱 动 电 流 可 达 20mA。 事 件 处 理 阵 列 EPA有 两 个 16位 双 向 定 时 /计 数 器 T1和 T2， 其 中 T1可 工 作 在 晶 振 时 钟 模 式 ， 用 于 直 接 处 理 光 电 码 盘 输 出 的 两 路 相 位 移为 90 的 脉 冲 信 号 ， 这 在 速 度 闭 环 变 频 调 速 系 统 中 非 常 有 用 。 2.6.1 80C196MC单片机生成SPWM波形 2.6.2 TMS320LF2407A DSP实现SVPWM TMS320LF2407A DSP芯 片 是 TI公 司 推 出 的 16位 定 点 数 字 信 号 处理 芯 片 。 主 要 特 点 如 下 ：（ 1） 两 个 可 用 于 电 动 机 控 制 的 事 件 管 理 器 ， 每 一 个 都 包 含 ： 2个 16位通 用 定 时 器 ； 8个 16位 脉 宽 调 制 输 出 通 道 ； 1个 能 够 快 速 封 锁 输 出 的外 部 引 脚 ； 能 防 止 上 下 桥 臂 直 通 的 可 编 程 死 区 功 能 ； 1个 增 量 式 光 电位 置 编 码 器 接 口 。（ 2） 采 用 了 高 性 能 静 态 CMOS技 术 ， 使 供 电 电 压 降 为 3.3V， 减 少 了 控 制器 功 耗 ； 40MIPS的 执 行 速 度 使 得 指 令 周 期 缩 短 到 25ns， 提 高 了 控 制器 的 实 时 控 制 能 力 。 （ 3） 片 内 有 32K字 的 Flash程 序 存 储 器 ， 2.5K字 的 数 据 /程 序 RAM。（ 4） 看 门 狗 定 时 器 （ WDT） 模 块 ， 保 证 系 统 的 可 靠 性 。 2.6.2 TMS320LF2407A DSP实现SVPWMv （ 5） 可 扩 展 192K字 的 外 部 存 储 器 ， 分 别 为 64K字 程 序 存 储 器 ， 64K字 数据 存 储 器 和 64K字 I/O寻 址 空 间 。v （ 6） 10位 ADC转 换 器 最 小 转 换 时 间 为 375ns， 可 选 择 由 两 个 事 件 管 理 器来 触 发 两 个 8通 道 输 入 A/D转 换 器 或 一 个 16通 道 输 入 的 A/D转 换 器 。v （ 7） CAN总 线 控 制 器 可 以 为 控 制 器 、 传 感 器 、 激 励 源 以 及 其 它 节 点 提 供良 好 的 通 讯 。v （ 8） 5个 外 部 中 断 （ 两 个 驱 动 保 护 、 两 个 可 屏 蔽 中 断 和 复 位 ） 。 v （ 9） 其 它 优 点 ： SCI异 步 串 行 口 提 供 全 双 工 数 据 传 输 功 能 ； SPI同 步 串 行口 提 供 可 变 长 度 和 速 率 的 串 行 数 据 输 入 和 输 出 。 一 般 可 用 于 DSP之 间 以 及DSP和 外 设 、 控 制 器 之 间 的 高 速 数 据 传 输 。 v基 于 TMS320LF2407A实 现 SVPWM 首 先 确 定 参 考 输 出 电 压 矢 量 所 在 的 扇 区 以 决 定 开 关 时刻 和 开 关 顺 序 。 若 参 考 输 出 电 压 矢 量 以 幅 值 和 相 角 的 形 式 给 出 ， 其所 在 的 扇 区 可 直 接 由 相 角 求 出 ； 若 参 考 电 压 输 出 以 矢 量 形 式 给 出 ， 如 输 出 电 压 所 在扇 区 由 -坐 标 中 的 内 部 电 流 控 制 环 得 出 ， 则 可 以 采 用下 列 算 法 决 定 电 压 矢 量 所 在 扇 区 。 2.6.2 TMS320LF2407A DSP实现SVPWMv第 一 步 ， 根 据 以 下 各 式 计 算 参 考 值 Uref1、Uref2和 Uref3： ref1 UU ref2 321 UUU ref3 321 UUU 其 中 ， U和 U是 三 相 ABC坐 标 系 中 的 相 电 压 转换 到 平 面 直 角 坐 标 系 中 的 分 量 。 v第 二 步 ， 计 算 N： )(sign4)(sign2)(sign ref3ref2ref1 UUUN 式 中 ， sign(x)是 符 号 函 数 。第 三 步 ， 参 照 表 2-15根 据 N数值 可 以 得 到 Uout所 在 的 扇 区 。 表2-15 由N确定扇区值N 1 2 3 4 5 6扇 区 II VI I IV III Vu3(010) u4(011) u 6(101) u1(100)u5(001) u0(000)u7(111) t1 t2Uout u2(110) 2.6.2 TMS320LF2407A DSP实现SVPWMv1 采 用 软 件 方 法 实 现 SVPWM 根 据 不 同 的 零 矢 量 使 用 方 法 ， 可 产 生 多 种 电 压空 间 矢 量 PWM波 形 。 一 般 的 选 择 原 则 是 ： 尽 可 能 使功 率 开 关 管 的 开 关 次 数 最 少 ； 任 意 一 次 电 压 空 间 矢量 的 变 化 只 能 有 一 个 桥 臂 的 开 关 管 动 作 。v 目 前 最 流 行 的 是 对 称 七 段 式 的 电 压 空 间 矢 量PWM。 t0/4 t1/2 t2/2 t0/2 t2/2 t1/2 t0/4(000) (110) (000)(111) (110) u0u1 u1u7 u2(100)u0 u2(100) (a) I扇 区 U3(010) U4(011) U6(101) U1(100)U5(001) u0(000)u7(111) t1 t2UoutU2(110)v对 称 七 段 式 的 电 压 空 间 矢 量PWM， 它 由 三 段 零 矢 量 和 四 段 相邻 的 两 个 非 零 矢 量 组 成 . 2.6.2 TMS320LF2407A DSP实现SVPWM v具 体 步 骤 ： 1） 初 始 化 比 较 单 元 和 用 作 产 生 对 称 PWM的 通 用 定 时器 ： 配 置 各 控 制 寄 存 器 ， 确 定 PWM输 出 口 、 PWM输出 方 式 ； 死 区 时 间 ； PWM周 期 和 波 形 占 空 比 等 。 v2） 根 据 查 表 决 定 触 发 通 道 的 顺 序 以 及 根 据 Uout所 在扇 区 配 置 比 较 寄 存 器 ：v根 据 电 压 幅 值 和 相 角 或 U和 U计 算 确 定 扇 区 号 ； 然后 配 置 比 较 寄 存 器 ， 将 0.25t0写 入 全 比 较 寄 存 器 1（ CMPR1） ， 将 0.25t0+0.5t1写 入 全 比 较 寄 存 器 2（ CMPR2） ， 将 0.25t0+0.5t1+0.5t2写 入 全 比 较 寄 存 器3（ CMPR3） 。 v2 采 用 硬 件 方 法 实 现 SVPWM 基 于 TMS320LF2407A硬 件 产 生 SVPWM时 需 要 首 先 应 用软 件 产 生 Uout， 并 且 确 定 Uout所 在 的 扇 区 ， 然 后 求 解 每 个PWM周 期 中 的 t1和 t2。v 对 于 每 个 PWM周 期 在 软 件 上 需 完 成 如 下 步 骤 ： （ 1） 将 基 本 空 间 矢 量 对 应 的 二 进 制 位 调 入 全 比 较 动 作 控制 寄 存 器 （ ACTR） 第 12-14位 ， 旋 转 方 向 控 制 位 （ SVR DIR） 为 其 第 15位 ， 该 位 中 “ 0” 代 表 逆 时 针 方 向 ； “ 1”代 表 顺 时 针 方 向 。 （ 2） 将 0.5 t 1调 入 全 比 较 寄 存 器 1（ CMPR1） ； 将0.5t1+0.5t2调 入 全 比 较 寄 存 器 2（ CMPR2） 。 图 2-46给 出 了 采 用 TMS320LF2407A硬 件 模 块 的 两 种实 现 对 称 开 关 方 式 SVPWM的 各 个 扇 区 的 开 关 情 况 。 相 比软 件 生 成 的 方 法 ， 这 种 开 关 方 案 具 有 以 下 特 点 ： （ 1） 从 开 关 方 案 示 意 图 上 来 看 ， 这 是 一 种 五 段 式 的SVPWM波 形 。 在 一 个 完 整 的 PWM周 期 中 ， 总 有 一 个 通道 的 开 关 状 态 保 持 不 变 ， 因 此 在 这 种 控 制 方 案 中 功 率 器 件的 开 关 次 数 少 于 由 软 件 决 定 开 关 模 式 的 次 数 ， 降 低 了 系 统的 开 关 损 耗 。 v（ 2） 为 了 防 止 同 一 个 桥 臂 上 功 率 开 关 管 的 直 通 问 题 ，通 常 在 同 一 桥 臂 上 的 两 只 功 率 开 关 器 件 PWM驱 动 信 号中 加 入 一 定 的 死 区 。 由 于 硬 件 实 现 的 SVPWM会 有 某 一桥 臂 在 整 个 扇 区 内 开 关 状 态 都 保 持 不 变 ， 则 死 区 效 应在 该 相 不 存 在 ， 从 而 导 致 三 相 PWM输 出 不 平 衡 ， 造 成逆 变 器 的 输 出 电 压 中 存 在 一 定 的 谐 波 。 2.6 单 片 机 和 DSP用 于 PWM信 号 生 成v小 结 ： 比 较 软 件 及 硬 件 实 现 两 种 方 法 ， 采 用 硬 件 方 法 所 用 的CPU开 销 （ 执 行 的 指 令 周 期 ） 少 ， 占 用 的 内 存 少 ， 一 个PWM周 期 内 开 关 次 数 少 ， 即 开 关 损 耗 小 。 但 是 ， 硬 件法 存 在 死 区 不 平 衡 效 应 ， 应 用 时 可 根 据 系 统 要 求 选 择 合适 的 实 现 方 式 。 2. 7 转 速 开 环 的 U/f控 制 变 频 调 速 系 统 直 流 电 机 的 主 磁 通 和 电 枢 电 流 分 布 的 空 间 位 置 是 确 定的 ， 而 且 可 以 独 立 进 行 控 制 ， 交 流 异 步 电 机 的 磁 通 则 由定 子 与 转 子 电 流 合 成 产 生 ， 它 的 空 间 位 置 相 对 于 定 子 和转 子 都 是 运 动 的 ， 除 此 以 外 ， 在 笼 型 转 子 异 步 电 机 中 ，转 子 电 流 还 是 不 可 测 和 不 可 控 的 。 因 此 ， 异 步 电 机 的 动态 数 学 模 型 要 比 直 流 电 机 模 型 复 杂 得 多 。 好 在 不 少 机 械 负 载 ， 例 如 风 机 和 水 泵 ， 并 不 需 要 很 高的 动 态 性 能 ， 只 要 在 一 定 范 围 内 能 实 现 高 效 率 的 调 速 就 行 ，因 此 可 以 只 用 电 机 的 稳 态 模 型 来 设 计 其 控 制 系 统 。 为 了 实 现 电 压 -频 率 协 调 控 制 ， 可 以 采 用 转 速 开 环 恒 压频 比 带 低 频 电 压 补 偿 的 控 制 方 案 ， 这 就 是 常 用 的 通 用 变 频器 控 制 系 统 。 2. 7 转 速 开 环 的 U/f控 制 变 频 调 速 系 统v概 述 现 代 通 用 变 频 器 大 都 是 采 用 二 极 管 整 流 和 由 快 速 全 控开 关 器 件 IGBT 或 功 率 模 块 IPM 组 成 的 PWM逆 变 器 ， 构成 交 -直 -交 电 压 源 型 变 压 变 频 器 ， 已 经 占 领 了 全 世 界0.5600kW 中 、 小 容 量 变 频 调 速 装 置 的 绝 大 部 分 市 场 。 所 谓 “ 通 用 ” ， 包 含 着 两 方 面 的 含 义 ：（ 1） 可 以 和 通 用 的 笼 型 异 步 电 机 配 套 使 用 ；（ 2） 具 有 多 种 可 供 选 择 的 功 能 ， 适 用 于 各 种 不 同 性 质 的 负载 。v系 统 介 绍 下 图 绘 出 了 一 种 典 型 的 数 字 控 制 通 用 变 频 器 -异 步 电 动机 调 速 系 统 原 理 图 。 1. 系 统 组 成 M3电 压检 测 泵 升限 制 电 流检 测 温 度检 测 电 流检 测中央 处理器显 示设 定接 口 PWM发 生 器 驱 动电 路 UR UIR0 R1R2 RbVTbK 1 b2 u限 流 电 阻 为 了 避 免 大 电 容 C在 通 电 瞬 间 产 生 过 大 的 充 电电 流 ， 在 整 流 器 和 滤 波 电 容 间 的 直 流 回 路 上 串 入 限 流 电 阻（ 或 电 抗 ） ， 通 上 电 源 时 ， 先 限 制 充 电 电 流 ， 再 延 时 用 开关 K将 其 短 路 ， 以 免 长 期 接 入 时 影 响 变 频 器 的 正 常 工 作 ，并 产 生 附 加 损 耗 。 u泵 升 限 制 电 路 由 于 二 极 管 整 流 器 不 能 为 异 步 电 机 的再 生 制 动 提 供 反 向 电 流 的 通 路 ， 所 以 除 特 殊 情 况 外 ， 通用 变 频 器 一 般 都 用 电 阻 吸 收 制 动 能 量 。 减 速 制 动 时 ， 异步 电 机 进 入 发 电 状 态 ， 首 先 通 过 逆 变 器 的 续 流 二 极 管 向电 容 C充 电 ， 当 中 间 直 流 回 路 的 电 压 （ 通 称 泵 升 电 压 ）升 高 到 一 定 的 限 制 值 时 ， 通 过 泵 升 限 制 电 路 使 开 关 器 件导 通 ， 将 电 机 释 放 的 动 能 消 耗 在 制 动 电 阻 上 。 u进 线 电 抗 器 二 极 管 整 流 器 虽 然 是 全 波 整 流 装 置 ， 但 由 于其 输 出 端 有 滤 波 电 容 存 在 ， 因 此 输 入 电 流 呈 脉 冲 波 形 。 这 样 的 电 流 波 形 具 有 较 大 的 谐 波 分 量 ， 使 电 源 受 到 污染 。 为 了 抑 制 谐 波 电 流 ， 对 于 容 量 较 大 的 PWM变 频 器 ，都 应 在 输 入 端 设 有 进 线 电 抗 器 ， 有 时 也 可 以 在 整 流 器 和 电容 器 之 间 串 接 直 流 电 抗 器 。 还 可 用 来 抑 制 电 源 电 压 不 平 衡对 变 频 器 的 影 响 。 控制系统构成 l 控 制 电 路 现 代 PWM变 频 器 的 控 制 电 路 大 都 是 以 微处 理 器 为 核 心 的 数 字 电 路 ， 其 功 能 主 要 是 接 受 各 种 设定 信 息 和 指 令 ， 再 根 据 它 们 的 要 求 形 成 驱 动 逆 变 器 工作 的 PWM信 号 。 微 机 芯 片 主 要 采 用 8位 或 16位 的 单 片机 ， 或 用 32位 的 DSP。 E2PROM 电 源 监控 键 盘显 示 信 号输 出时 钟 电 路检 测信 号 信 号 调理 充 电 继 电 器模 拟信 号 外 部中 断信 号 驱 动 电路PWMMCS 87C196MC图 2-50 以 MCS87C196MC单 片 机 为 核 心 的 开 环 通 用 变 频 器 控 制 电路 框 图 uPWM信 号 产 生 可 以 由 微 机 本 身 的 软 件 产 生 ， 由 PWM端 口 输 出 ， 也 可 采 用 专 用 的 PWM生 成 电 路 芯 片 。u检 测 与 保 护 电 路 各 种 故 障 的 保 护 由 电 压 、 电 流 、 温 度等 检 测 信 号 经 信 号 处 理 电 路 进 行 分 压 、 光 电 隔 离 、 滤 波 、放 大 等 综 合 处 理 ， 再 进 入 A/D转 换 器 ， 输 入 给 CPU作 为 控制 算 法 的 依 据 ， 或 者 作 为 开 关 电 平 产 生 保 护 信 号 和 显 示 信号 。 u信 号 设 定 需 要 设 定 的 控 制 信 息 主 要 有 ： U/f 特 性 、 工作 频 率 、 频 率 升 高 时 间 、 频 率 下 降 时 间 等 ， 还 可 以 有 一 系列 特 殊 功 能 的 设 定 。 由 于 通 用 变 频 器 -异 步 电 动 机 系 统 是转 速 或 频 率 开 环 、 恒 压 频 比 控 制 系 统 ， 低 频 时 ， 或 负 载 的性 质 和 大 小 不 同 时 ， 都 得 靠 改 变 U / f 函 数 发 生 器 的 特 性来 补 偿 ， 在 通 用 产 品 中 称 作 “ 电 压 补 偿 ” 或 “ 转 矩 补 偿 ” 。