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一种RC延时电路在变频控制中的使用

2011-10-28 01:32:50  3037 变频 门电路 变频控制
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摘 要:本文主要说明一个由rc与或门电路结合延时电路在一变频控制中使用,完成了原有ic死区时间不确定难题。
关键词:延时电路;ipm;死区时间
vvv.jpg
变频控制死区时间介绍
熟悉ipm(inteligent power module)工作原理知识工程师都知道,控制ipm工作六路pwm信号,在导通时序上,控制同一通道上下两路信号不能出现同时导通情况,如图1所示。也就是说同一桥臂两个igbt不能同时导通,如果同时导通,轻则引起ipm工作保护,造成停机,重则将ipm模块击穿,造成模块损坏。所对,在pwm信号算法解决方案上,同一通道上下两臂控制信号在导通时间上要有一个时间间隔,即“死区时间”。不同模块对死区时间条件是不一样,如三菱使用分离电源供电ipm 模块,其死区时间通常条件在3.5ms对上,而使用单电源供电模块,其死区时间则能做到2ms。通常,死区时间数值能在eeprom中设置,表1即为本文所用模块死区时间设置表。
难题出现及实现方案设想
在实际工作中会碰到这么一种情况,由于硬件掩膜难题,造成了ic上电后0,1状态不确定,除非eeprom中设置为0,否则死区时间都是不确定,从而使得模块可靠性大大减少。由于批次掩膜数量多达数万片,如果完成不了这个难题,则会造成很大损失。为了有效地减少成本,必须想办法把这批有漏洞ic采用起来。综合各方面考虑,要完成这一难题,本文提出了三种实现方案:
1. 增加一个ic作为变频软件驱动,原ic作为主ic。
2. 不增加单片机,选择一款高速ipm,然后在eeprom中设置一种理论上适当死区时间,如2.4ms&19.2ms,由于ic上电后0,1状态不确定,所对还需通过数据实验来进一步验证:
a. 如果死区时间为2.4ms时ipm没难题;
b. 如果死区时间为19.2ms时压机电压不存在难题。
则说明理论上该方案实例可行。
3. eeprom中死区时间设置为0,然后增加一硬件延时电路,对pwm控制信号下降沿进行延时拖后(信号低电平有效),上升沿不变,从而解决方案对死区时间调节。
研究三种方案实例,第一种方案实例明显地会增加产品成本,第二种方案实例理论上可行,不过数据实验上相比较复杂,压频曲线难对确定,且会使产品可靠性减少。第三种方案实例,由于条件仅仅对信号下降沿进行延时拖后,考虑到rc加一或门电路能解决方案这一功能,如果增加这种延时电路,成本增加不多,数据实验上相比较简单,且还能使该ic通用化,可行性好。下面就说明该电路解决方案方案实例。
数据实验方案实例解决方案及数据实验结果
图2为其中一路控制信号原理。mcu输出信号(x)经由设计方案延时电路延时后(x)输入到ipm模块。由于eeprom中死区时间设置为0,所对,如果不加外围电路,则pwm信号死区时间为0.5ms,远不能足够模块工作环境,要保证ipm 正常工作,必须使信号延时大于模块能够工作最小死区时间。为了保证模块能够安全可靠地工作,这里选择外围延时时间为10ms,故电阻型号参数为1kw,精度为1%,电容为103pf,误差为10%。经实际测试使用,电路实际效果如图3(a),图3(b)所示。
图3(a)为信号有延时与无延时信号相比较,其中3通道为有延时信号波形,2为无延时信号波形。从示波器上能够明显地看出3通道信号下降沿有明显拖后,经测量使用,这个拖后时间为10ms左右。图3(b)为同一桥臂两路信号经延时后波形,从波形能看出,在2通道导通的前,3通道已经关断,而3通道则是在2通道关断对后才导通,保证了两路信号的间稳定死区时间。当然,波形上显示这个死区时间并不是严格10ms,但这个误差是在允许范围的内,(下面会对此进行研究)。使用该电路后,压缩机启动平稳,且足够产品所条件性能。
数据实验误差研究
考虑到延时电路中电阻,电容误差,最大延时误差能很轻松地计算出:
上偏差:
ms
下偏差:
ms
由计算出来结果能看出,对于10ms死区时间来说,该误差是完全能接受。
结语
综上所述,采用外围所加一个简单延时电路,成功克服了ic上硬件漏洞,取得了显著经济效益。■
参考文献
1 [美]s.m.欣内尔斯著. 现代控制系统理论及使用. 第2版. 李育才译. 北京: 机械工业出版社,1979
2 清华大学电子学教研组编. 模拟电子技术信息基础简明教程. 第1版. 高等教育出版社,1995
3 张燕宾著. spwm变频调速使用技术信息. 第2版. 机械工业出版社,2002


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