[基于瑞萨单片机的交流感应电机驱动电路的设计]瑞萨单片机.docx

《[基于瑞萨单片机的交流感应电机驱动电路的设计]瑞萨单片机.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[基于瑞萨单片机的交流感应电机驱动电路的设计]瑞萨单片机.docx（5页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、基于瑞萨单片机的交流感应电机驱动电路的设计瑞萨单片机 摘 要：介绍一种用于家用电器沟通感应电机调速的高性能、低成本变频限制器。针对沟通感应电机的限制特点，从功率驱动电路、速度检测、电路爱护及EMC等方面进行了分析。限制器核心由低成本高性能的瑞萨单片机和三相功率驱动芯片IRS2136S组成，降低了变频限制器的成本。速度检测采纳位置传感器,缩短了软件开发周期。在电路中增加的EMC措施，大大增加了系统的牢靠性。该电路已在某些家电产品中得到应用，整机具有良好的稳定性和抗干扰性，通过了UL及国家家电平安标准检验。关键词：沟通感应电机； 瑞萨单片机； EMC； 单电阻采样中图分类号：TN91134 文献标

2、识码：A 文章编号：1014373X(2022)10014204引 言随着电力电子技术和微限制器技术的飞速发展，现代沟通变频调速系统技术在电机限制系统中的应用也越来越广，采纳全控型器件IGBT 的全数字限制的变频调速器已经实现了通用化，具有调速范围宽、调速精度高、动态响应快、运行效率高、操作便利等优点。变频调速器的普及应用提高了现代工业的自动化水平，提高了产品质量和劳动效率，最大限度地节约了能源，因此符合国家发展建设和谐、节约型社会的方针。本文选用瑞萨公司推出的性价比较高的微限制器R5F21246 series，嵌入R8C/Tiny系列CPU内核，R8C/Tiny系列中的全部MCU都集成了片上

3、闪存，具有高性能和很好的易用性，1 MB地址空间，2 KB片上数据存储FLASH，特别适合于空调、洗衣机、冰箱等家电应用以及沟通伺服马达等工业限制应用等。1 沟通感应电机系统的基本构架沟通感应电机限制系统的原理构成如图1所示，它包括主电路、限制单元、功率驱动单元、爱护单元以及信号反馈采集单元等。图1 沟通感应电机限制系工作原理框图沟通感应电机限制单元包括速度限制器、转矩和电流限制器等。Renesas单片机R5F21246以其价格低、功耗小、性能高、处理速度快等优点成为沟通感应电机限制系统限制核心的一种趋势。功率驱动单元采纳以驱动芯片IRS2136S，其内部不但集成了驱动电路，同时具有过电压、过

4、电流、过热、欠电压等故障检测爱护电路，当系统出现问题时能刚好进行自我爱护，提高了系统的牢靠性。各采集信号经过反馈传输到R5F21246内部，进行精确、快速的处理后输出，以实现各个部件的实时限制。在主回路中还加入了软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。2 沟通感应电机系统的驱动电路设计功率驱动模块作为沟通感应电机限制系统的强电部分包括两个单元：电源单元为整个系统的数字和模拟电路供应电源；功率驱动单元IRS2136S用于电机的驱动（见图2）。功率板的设计中包括4个硬件爱护功能，分别是过流(正反向电流)爱护、母线过压爱护、母线欠压爱护和IGBT过热爱护，每种爱护都有LED报警显示。为了增加牢靠性

5、，爱护动作发生后都会分别给MCU发送关断信号，爱护功率器件IRS2136S，防止元件的损坏。这些信号必需由单独的复位信号才能取消，否则爱护电路会始终有效，以防止误操作损坏设备和影响人身平安。图2 功率驱动放大电路2.1 电源电路电源主电路如图3所示。输入电压范围：沟通187264 V，频率范围：4853 Hz。直流母线电压输出稳定在正常值310 V左右，肖特基二极管D110并联在母线电压两端，防止母线过压，滤波电容C110滤除干扰信号，电阻R104R109分别C107与C106并联，用来稳定电容两端电压。直流母线电压输出采纳预充电回路，通电后的瞬间由限流电阻R102给整流桥D101和滤波电容C

6、107，C108供应电流，减小了对整流桥的冲击，滤波电容充电接近完成后通过继电器K101旁路限流电阻。直流母线电压通过VIPER12(U101)与LM78L05(U102)芯片产生16 V与5 V稳定的直流电压，分别给驱动电路和其他电路供电，如图4所示。2.2 温度检测电路图5为IGBT的温度检测电路。电路中R379为负温度系数热敏电阻NTC，当温度过高时R379阻值就变小。通过检测电路的电压输出故障信号反馈给单片机，经单片机分析处理后实行的措施对系统进行爱护，如令驱动芯片停止工作，当温度复原正常时再解除爱护。2.3 电流检测电路为了降低系统成本，该电路采纳了单电阻采样技术。一般而言，矢量限制

7、算法须要采集电机至少两相电流，但单电阻采样只须要采集负母线的电流即可。图3 电源主电路图4 16 V与5 V电源图5 IGBT温度检测电路如图2所示，单电阻R236采样，采样电流ishunt，对于下桥臂Q202，Q204,Q206的每一个开关状态，其流过的电流状态如表1所示。在表1中，“0”表示开关管关断，而“1”表示导通。由于电流在一个PWM周期内几乎不变，因此只须要在一个PWM周期内采样两次即可得到该时刻电机每一相电流的状态，因为三相电流之和为零。单电阻采样会遇到一些挑战，空间矢量脉宽调制器（SVPWM）在空间矢量的扇区边界和低速调制区域的时候，会存在占空比两长一短和两短一长以及三个几乎一

8、样长的时刻。这样，假如有效矢量持续的时间少于电流采样时间，则会出错。本方案实行的方法是在相邻边界的时候插入固定时间的有效矢量，而在低速调制区域的时候，采纳轮番插入有效矢量的方法。插入有效矢量会给电流波形带来失真，这种状况下须要通过软件来进行补偿。表1 单电阻采样状态表V Q202 Q204 Q206 ishuntV0 0 0 0 0V1 0 1 1 iAV2 0 0 1 iCV3 1 0 1 iBV4 1 0 0 iA 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页