1、遼寧工業大學交流調速控制系統課程設計（論文）題目：交流電機三相電壓源型逆變電路設計院（系）：電氣工程學院專業班級：自動化 132班學號：130302042學生姓名：杜鵬指導教師：（簽字）起止時間： 2016.12.19-2016.12.30本科生課程設計（論文） 課程設計（論文）任務及評語院（系）：電氣工程學院教研室：自動化 132學 號130302042學生姓名杜鵬專業班級自動化 132課程設計（論交流電機三相電壓源型逆變電路設計文）題目課題完成的功能：本課程設計以微機作為控制核心，完成交流電機三相電壓源型逆變電路及絕緣柵雙極晶體管 IGBT 的驅動設計。設計任務及要求：（ 1）確定交流電機

2、逆變電路驅動系統總體設計方案及系統控制結構框圖。課程（ 2）完成交流電機逆變主電路設計，包括直流側電壓源輸入、分立搭建IGBT 器件、三相設逆變電路輸出及相關輔助電路。計（ 3）完成 IGBT 驅動電路設計，選擇專用的IGBT 混合集成驅動電路實現與主電路的接口（論及相關保護電路的設計。文（ 4）完成單片機最小系統及驅動接口的硬件和軟件設計。）任（ 5）撰寫課程設計論文， 包括系統組成總體結構及方案說明、硬件設計、 軟件設計等內容。務技術參數：額定直流輸入電壓220V ，連續工作功率輸出10kW ，逆變輸出電壓380VAC2%，逆變輸出波形為正弦波，逆變輸出頻率50Hz0.5% ，轉換效率93

3、%，功率因數， 0.99。（ 1）布置任務，查閱資料，確定系統設計方案（2 天）進（ 2）系統各組成部件功能分析與設計（3 天）（ 3）系統功能電路設計及軟件設計（3 天）度計（ 4）撰寫、打印設計說明書（ 1 天）劃（ 5）驗收及答辯（1 天）指導教師評平時：論文質量：答辯：語及總成績：指導教師簽字：成績年月日注：成績：平時 20%論文質量 60%答辯 20%以百分制計算1本科生課程設計（論文）摘 要三相電壓型逆變電路的主電路。直流電源采用相控整流電路，由普通晶閘管組成。逆變電路由 6 個導電臂組成 ,每個導電臂均由具有自關斷能力的全控型器件及反并聯二極管組成，所以實際上也是一種全控型逆變電

4、路。電壓型逆變電路主要用于兩方面：籠式交流電動機變頻調速系統。IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由 BJT(雙極型三極管 )和 MOS( 絕緣柵型場效應管 )組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件 , 兼有 MOSFET 的高輸入阻抗和 GTR 的低導通壓降兩方面的優點。 GTR 飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大 ;MOSFET 驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT 綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為 600V 及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、

5、照明電路、牽引傳動等領域。關鍵詞： 三相電壓型； IGBT ；逆變電路2本科生課程設計（論文）目 錄第 1 章 緒論 .4第 2 章 課程設計的方案62.1 概述 .62.2 系統組成總體結構 .6第 3 章 硬件設計 .83.1 主電路的設計 .83.2 IGBT 驅動電路93.3 保護電路 .133.4 驅動電路的設計 .錯誤 ! 未定義書簽。第 4 章 控制電路的設計錯誤 ! 未定義書簽。4.1 采用單片機控制 .144.2 單片機程序 .錯誤 ! 未定義書簽。4.3 三相電壓源逆變電路的連接.錯誤 ! 未定義書簽。第 5 章 軟件設計 .165.1 系統總流程圖 .錯誤 ! 未定義書簽

6、。5.2 單片機初始化流程圖.195.3 子程序流程圖 .20第 6 章 課程設計總結 .21參考文獻 .223本科生課程設計（論文）第1章 緒論逆變電路直流側電源是電壓源的稱為電壓型逆變電路， 三相電壓型逆變電路的主電路。直流電源采用相控整流電路， 由普通晶閘管組成。 逆變電路由 6個導電臂組成 , 每個導電臂均由具有自關斷能力的全控型器件及反并聯二極管組成， 所以實際上也是一種全控型逆變電路。電壓型逆變電路主要用于兩方面 , 逆變電路是通用變頻器核心部件之一，起著非常重要的作用。逆變電路是與整流電路相對應，把直流電變成交流電的電路。逆變電路的基本作用是在控制電路的控制下將中間直流電路輸出的

7、直流電源轉換為頻率和電壓都任意可調的交流電源。逆變電路的應用非常廣泛。在已有的各種電源中，蓄電池、太陽能電池等都是直流電源，當需要這些電源向交流負載供電時，需要通過無源逆變電路；無源逆變電路與其它電力電子變換電路組合形成具有特殊功能的電力電子設備，如無源逆變器與整流器組合為交 - 直 - 交變頻器 ( 來自交流電源的恒定幅度和頻率的電能先經整流變為直流電， 然后經無源逆變器輸出可調頻率的交流電供給負載 ) 。當電網提供的 50Hz 工頻電源不能滿足負載的需要，就需要用交 - 直- 交變頻電路進行電能交換。如感應加熱需要較高頻率的電源；交流電動機為了獲得良好的調速特性需要頻率可變的電源。隨著電力

8、電子技術的發展，逆變電路主要應用于各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽能電池等；還可以應用于交流電機調速用變頻器、不間斷電源、感應加熱電源等電力電子裝置的核心部分。逆變電路根據直流側電源性質的不同可分為兩種：直流側是電壓源的稱為電壓型逆變電路；直流側是電流源的稱為電流型逆變電路。逆變電路可用以構成靜止式中頻加熱電源。 它具有主電路簡單、 起動性能好的優點， 但負載適應性較差，故只適用于負載變化不大但又需要頻繁起動的場合。由于電壓型逆變電路具有直流側為電壓源或并聯大電容，直流側電壓基本無脈動；輸出電壓為矩形波，輸出電流因負載阻抗不同而不同；阻感負載時需要提供無功功率等特點而具有廣泛的應用。在晶閘

9、管逆變電路中，負載換相式電壓型逆變電路利用負載電流相位超前電壓的特點來實現換相，不用附加專門的換相電路，因而應用較多。常見的三相電壓型逆變電路有三相全橋型、三單相全橋型及三相多電平型等幾種。單個的三相全橋和三單相全橋型逆變器具有結構和控制簡單的優點，但由于受其容量和諧波性能的限制，很少將它們直接應用到電力系統中。此外，三相全橋型逆變器不能直接用于補償系統的零序分量。為實現三相全橋和三單相全橋型逆變器的大容量化，常采用的方法有兩種：一是每個逆變器橋臂采用多個開關4本科生課程設計（論文）器件串聯和并聯，該方法存在的主要問題是當器件的串并聯個數較多時，每個器件的均壓、均流將變得非常困難。此外，該方法

10、無助于逆變器諧波性能的提高。二是采用多重化結構，該方法還可提高裝置的諧波性能。但也存在兩個問題：一是多重化需采用特殊結構的變壓器，這種變壓器存在結構復雜、造價高、體積大的缺點，因此多重化的數目受到限制；二是逆變器各個橋臂的開關器件需在關斷狀態下承受整個直流側電壓，由于現有單個開關器件耐壓值的限制，在制造大容量補償裝置時仍需采用多個開關器件串聯的方法來解決開關器件的耐壓問題。除了采用多重化方法外，提高諧波性能的另一種方法是采用對開關頻率要求相對較高的 PWM 調制方式，只是裝置的損耗將隨開關頻率的增加而增加?？朔鲜鋈秉c的一種有效方法是采用多電平逆變器。在三相多電平逆變器中，開關器件在關斷狀態時

11、只需承受一個直流電容器上的電壓，較好地解決了在大容量裝置中開關器件的耐壓問題。它不需要通過變壓器的多重化方法，就能輸出階梯波形的電壓， 即輸出電壓諧波含量低。 此外，多電平逆變器還具有響應速度快、損耗小的優點，但也具有結構復雜、造價高的缺點。當電平數過多時，由于電路中相應的附加二極管、 雜散電感和限流電感過多， 裝置損耗過大， 一般不予采用。此外，多電平逆變器還存在直流側電容器均壓問題，為解決這個問題，應對多電平逆變電路進行了改進，但由于過多地采用了鉗位電容器，使電路的結構變得更為復雜。5本科生課程設計（論文）第2章 課程設計的方案2.1概述本次設計主要是綜合應用所學知識， 設計交流電動機三相

12、電壓源型逆變電路，直流側為電壓源或并聯大電容，直流側電壓基本無脈沖；輸出電壓為矩形波，輸出電流因負載阻抗不同而不同；阻感負載時需提供無功。為了給交流側向直流側反饋的無功提供通道，逆變橋各臂并聯反饋二極管。在三相逆變電路中，應用最廣的是三相橋式逆變電路，采用 IGBT 作為開光器件的電壓型三相逆變電路。2.2系統組成總體結構電源三相逆變電路交流電機驅動和保護單片機控制核心圖 2.1 系統的結構框圖由 220V 直流電源給三相逆變電路供電，由單片機89C51 來編寫程序， IGBT驅動電路，模塊選用EXB841，來使三相逆變電路運行，采用過電流保護，提高電路的穩定性，三相逆變電路輸出電流給交流電機

13、，使直流電轉變為交流電，更6本科生課程設計（論文）好的給交流電機供能。電壓型三相橋式逆變電路，電路由三個半橋電路組成，開關管可以采用全控型電力電子器件，以IGBT 為例， VD1-VD6 為續流二極管。電壓型三相橋式逆變電路的基本工作方式為180導電型，即每個橋臂的導電角為 180。同一相上下橋臂交替導電。 各相開始導電的時間一次相差 120。在一個周期內， 6 個開關管觸發導通的次序為 V1-V2-V3-V4-V5-V6 ，依次相隔 60，任意時刻均有三個管子同時導通，導通的組合順序為V1V2V3 ， V2V3V4 ，3V3V4V5 ，V4V5V6,V5V6V1 ，每種組合工作。 IGBT

14、集成驅動芯片選用 EXB841, EXB841 主要由放大、過流保護、 5V 基準電壓和輸出等部分組成。其中放大部分由 TLP550,V2,V4,V5 和 R1,C1,R2,R9 組成， TLP550 待改進。起信號輸入和隔離作用，V2 是中間級， V4 和 V5 組成推挽輸出 ;短路過流保護部分由 V1,V3,V6,VZ1和 C2,R3,R4,R5,R6,C3,R7,R8,C4等組成，實現過流檢測和延時保護功能。 EXB841的 6 腳通過快速恢復二極管接至 IGBT 的 C 極，檢測 IGBT 的集射之間的通態電壓降的高低來判斷 IGBT 的過流情況加以保護 ;5V 電壓基準部分由 R10

15、,VZ2,C5 組成，為 IGBT 驅動提供 -5V 反偏壓。單片機核心控制， 89C51 是一種帶 4K 字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROMFlash Programmable and Erasable ReadOnly Memory）的低電壓、高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100 次。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器， 89C2051 是它的一種精簡版本

16、。 89C 單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案，采用過電流保護。7本科生課程設計（論文）第3章 硬件設計3.1主電路的設計用三個單相逆變電路可以組合成一個三相逆變電路。但在三相逆變電路中，應用最為廣泛的還是三相橋式逆變電路。采用 IGBT 作為開關器件的三相電壓型橋式逆變電路如圖3.1 所示，可以看成是由三個半橋逆變電路組成。電路的直流側通常只有一個電容器就可以了，但為了方便分析，畫作串聯的兩個電容器并標出假想中點 N 。和單相半橋、全橋逆變電路相同，三相電壓型橋式逆變電路的基本工作方式也是 180 導電方式，即每個橋臂的導電角度為 180 ，同一相（即同一半橋） 上下兩

17、個臂交替導電， 各相開始導電的角度以此相差 120 。這樣，在任一瞬間，將有三個橋臂同時導通?？赡苁巧厦嬉粋€臂下面兩個臂，也可能是上面兩個臂下面一個臂同時導通。因為每次換流都是在同一相上下兩個橋臂之間進行，因此也被稱為縱向換流。三相逆變輸出的電壓與電流分析類似，負載參數已知，以U 相為例，負載的阻抗角 不一樣， iU 的波形形狀和相位都有所不同，在阻感負載下， V1 從通態轉換到斷態時，因負載電感中電流不能突變， VD4 先導通續流，待負載電流降為零， V4 才開始導通。負載阻抗角 越大， VD4 導通時間越長。在 u NN1 0 時， iU 0時為 VD1 導通， iU 0 時為 V1 導通

18、；在 uNN 1 0 時， iU 0 時 VD4 導通， iU 0 時為 V4導通。 iv 、i w 的波形與 iU 形狀相同，相位一次相差 120 0 。將三個橋臂電流相加可得到直流側電流 id 。在上述導電方式逆變器中，我們采用“先斷后通”的方法來防止同一相上下兩橋臂的開關器件同時導通而引起直流側電壓短路，使得在通斷信號之間留有一個短暫的死區時間。采用IGBT 作為開光器件的電壓型三相橋式逆變電路，可以看成由三個半橋逆變電路組成。圖3.1 的直流側通常只有一個電容就可以了，但為了分析方便，畫作串聯的兩個電容器并標出假象中點N。和單相半橋、全橋逆變電路相同，三相電壓型橋式逆變電路的基本工作方

19、式也是180導電方式，即每個橋臂的導電角度為 180，同一相（即同一半橋）上下兩個臂交替導電，各相開始導電的角度依次相差 120。這樣，在任一瞬間，將有三個橋臂同時導通?？赡苁巧厦嬉粋€臂下面兩個臂，也可能是上面兩個臂下面一個臂同時導通。因為每次換流都是在同一相上下兩個橋臂之間進行，因此也被稱為縱向換流。8本科生課程設計（論文）圖 3.1 三相電壓型逆變電路3.2 IGBT 驅動電路3.2.1 IGBT的特點IGBT 是 MOSFET 與雙極晶體管的復合器件。 它既有 MOSFET 易驅動的特點，又具有功率晶體管電壓、 電流容量大等優點。 其頻率特性介于 MOSFET 與功率晶體管之間，可正常工

20、作于幾十 kHz 頻率范圍內，故在較高頻率的大、中功率應用中占據了主導地位。IGBT 是電壓控制型器件，在它的柵極- 發射極間施加十幾V 的直流電壓，只有 A級的漏電流流過，基本上不消耗功率。但IGBT的柵極 - 發射極間存在著較大的寄生電容（幾千至上萬pF），在驅動脈沖電壓的上升及下降沿需要提供數A的充放電電流，才能滿足開通和關斷的動態要求，這使得它的驅動電路也必須輸出一定的峰值電流。 IGBT 作為一種大功率的復合器件， 存在著過流時可能發生鎖定現象而造成損壞的問題。在過流時如采用一般的速度封鎖柵極電壓，過高的電流變化率會引起過電壓， 為此需要采用軟關斷技術， 因而掌握好 IGBT 的驅動

21、和保護特性是十分必要的。IGBT 的柵極通過一層氧化膜與發射極實現電隔離。由于此氧化膜很薄，其擊穿電壓一般只能達到2030V，因此柵極擊穿是IGBT 失效的常見原因之一。 在應用中有時雖然保證了柵極驅動電壓沒有超過柵極最大額定電壓，但柵極連線的寄生電感和柵極集電極間的電容耦合，也會產生使氧化層損壞的振蕩電壓。為此。通常采用絞線來傳送驅動信號，以減小寄生電感。在柵極連線中串聯小電阻也可以抑制振蕩電壓。由于 IGBT的柵極發射極和柵極集電極間存在著分布電容Cge和 Cgc，以及發射極驅動電路中存在有分布電感Le，這些分布參數的影響，使得IGBT 的實際驅動波形與理想驅動波形不完全相同，并產生了不利

22、于IGBT 開通和關斷的因素。9本科生課程設計（論文）柵極驅動電壓的上升、下降速率對 IGBT 開通關斷過程有著較大的影響。 IGBT的 MOS 溝道受柵極電壓的直接控制，而MOSFET 部分的漏極電流控制著雙極部分的柵極電流，使得 IGBT 的開通特性主要決定于它的MOSFET 部分，所以 IGBT的開通受柵極驅動波形的影響較大。 IGBT 的關斷特性主要取決于內部少子的復合速率，少子的復合受 MOSFET 的關斷影響， 所以柵極驅動對 IGBT 的關斷也有影響。在高頻應用時，驅動電壓的上升、下降速率應快一些，以提高IGBT 開關速率降低損耗。在正常狀態下IGBT 開通越快，損耗越小。但在開

23、通過程中如有續流二極管的反向恢復電流和吸收電容的放電電流，則開通越快，IGBT 承受的峰值電流越大，越容易導致 IGBT 損害。此時應降低柵極驅動電壓的上升速率，即增加柵極串聯電阻的阻值，抑制該電流的峰值。其代價是較大的開通損耗。利用此技術，開通過程的電流峰值可以控制在任意值。由以上分析可知，柵極串聯電阻和驅動電路內阻抗對IGBT 的開通過程影響較大，而對關斷過程影響小一些，串聯電阻小有利于加快關斷速率，減小關斷損耗，但過小會造成 di/dt 過大，產生較大的集電極電壓尖峰。因此對串聯電阻要根據具體設計要求進行全面綜合的考慮。柵極電阻對驅動脈沖的波形也有影響。電阻值過小時會造成脈沖振蕩，過大時

24、脈沖波形的前后沿會發生延遲和變緩。 IGBT 的柵極輸入電容 Cge 隨著其額定電流容量的增加而增大。為了保持相同的驅動脈沖前后沿速率，對于電流容量大的 IGBT 器件，應提供較大的前后沿充電電流。為此，柵極串聯電阻的電阻值應隨著 IGBT 電流容量的增加而減小。3.2.2 IGBT混合集成驅動芯片EXB841 是日本富士公司提供的 300A/1200V 快速型 IGBT 驅動專用模塊，整個電路延遲時間不超過 1s，最高工作頻率達 40 一 50kHz，它只需外部提供一個+20V 單電源，內部產生一個一5V 反偏壓，模塊采用高速光耦合隔離， 射極輸出。有短路保護和慢速關斷功能。EXB841 驅

25、動器的各引腳功能如下：腳 1：連接用于反向偏置電源的濾波電容器；腳 2：電源（ 20V）；腳 3：驅動輸出；腳 4：用于連接外部電容器，以防止過流保護電路誤動作（大多數場合不需要該電容器）；腳 5：過流保護輸出；10本科生課程設計（論文）腳 6：集電極電壓監視；腳 7、 8 不接；腳 9：電源；腳 10、11 不接；腳 14、15：驅動信號輸入（ -，）；由于本系列驅動器采用具有高隔離電壓的光耦合器作為信號隔離，因此能用于交流 380V 的動力設備上。IGBT 通常只能承受10s 的短路電流，所以必須有快速保護電路。EXB841驅動器內設有電流保護電路，根據驅動信號與集電極之間的關系檢測過電流

26、，當集電極電壓高時，雖然加入信號也認為存在過電流，但是如果發生過電流，驅動器的低速切斷電路就慢速關斷IGBT （ 10s 的過流不響應），從而保證IGBT不被損壞。如果以正常速度切斷過電流，集電極產生的電壓尖脈沖足以破壞IGBT 。IGBT 在開關過程中需要一個+15V 電壓以獲得低開啟電壓， 還需要一個 -5V關柵電壓以防止關斷時的誤動作。這兩種電壓（15V 和-5V ）均可由20V 供電的驅動器內部電路產生。圖 3.2 EXB841 功能框圖EXB841 的工作原理：(1)正常開通過程當控制電路使 EXB841 輸入端腳 14 和腳 15 有 10mA 的電流流過時，光耦合器 TS01 就

27、會導通， A 點電位迅速下降至 0V，使 VT1 和 VT2 截止； VT2 截止使D 點電位上升至20V， VT4 導通， VT5 截止， EXB841 通過 VT4 及柵極電阻 Rc向 IGBT 提供電流使其迅速導通， Uc 下降至 3V。同時，VT1 截止使 +20V 電源通過 R3 向電容 C2 充電，時間常數 1 為 2. 42 s，這又使 B 點電位上升， IGBT 延11本科生課程設計（論文）遲約 1s 后導通， UCE 下降至 3V ，從而將 EXB841 腳 6 的電位鉗制在 8V 左右，因此 B 點和 C 點電位不會上升到 13V ，而是上升到 8V 左右，這個過程時間為

28、1.24 s;因穩壓管 VZ1 的穩壓值為 13V，所以 IGBT 正常開通時不會被擊穿， VT3 不通，E 點電位仍為 20V 左右，二極管 VD6 截止，不影響 VT4 和 VT5 的正常工作。(2)正常關斷過程當控制電路使 EXB841 輸入端腳 14 和腳 15 無電流流過時，光耦合器 TS01 不通，A 點電位上升使 VT1 和 VT2 導通；VT2 導通使 VT4 截止，VT5 導通，IGBT柵極電荷通過 VT5 迅速放電，使 EXB841 的腳 3 的電位迅速下降至 0V （相對于 EXB841 腳 1 低 5V ），使 IGBT 可靠關斷， UCE 迅速上升，使 EXB841

29、的腳 6“懸空”。與此同時， VT1 導通， C2 通過 VT1 更快放電，將 B 點和 C 點電位鉗制在0V ，使 VZ1 仍不通， IGBT 正常關斷。(3)保護動作若 IGBT 已正常導通，則 VT1 和 VT2 截止， VT4 導通， VT5 截止， B 點和 C點電位穩定在 8V 左右， VZ1 不被擊穿， VT3 不導通， E 點電位保持為 20V ，二極管 VD6 截止。若此時發生短路， IGBT 承受大電流而退飽和， UCE 上升很多，二極管 VD7 截止，則 EXB841 的腳 6“懸空”， B 點和 C 點電位開始由 8V 上升；當上升至 13V 時， VZ1 被擊穿， V

30、T3 導通， CT4 通過 R7 和 VT3 放電， E 點電位逐步下降，二極管VD6 導通時 D 點電位也逐步下降，從而使EXB841 的腳 3 的電位也逐步下降，從而緩慢關斷IGBT 。B 點和 C 點電位由 8V 上升到 13V 的時間為 8. 3 s。此時慢關斷過程結束， IGBT 柵極上所受偏壓為0V （設 VT3 管壓降為 0.3V，VT6 和 VT5 的壓降為 0. 7V），這種狀態一直持續到控制信號使光電耦合器 TS01 截止，此時 VT1 和 VT2 導通， VT2 導通使 D 點下降到 0V ，從而使 VT4 完全截止， VT5 完全導通， IGBT 柵極所受偏壓由慢關斷時

31、的 0V 迅速下降到 -5V ，IGBT完全關斷。VT1 導通使 C2 迅速放電、VT3 截止，20V 電源通過 R8 對 C4 充電，則 E 點恢復到正常狀態需 135 s，至此 EXB841 完全恢復到正常狀態，可以進行正常的驅動。 EXB841 在設計上充分考慮到 IGBT 的特點，電路簡單實用。它具有如下特點。模塊僅需單 +20V 電源供電，它通過內部 5V 穩壓管為 IGBT 提供 +15V 和-5V的電平，既滿足了 JGBT 的驅動條件，又簡化了電路，為整個系統設計提供了很大方便。輸入采用高速光耦隔離電路，既滿足了隔離和快速的要求，又在很大程度上使電路結構簡化。通過精心設計，將過流

32、時降低UCE 與慢關斷技術綜合考慮，一旦電路檢測到短路后，要延遲約1.5s（VZ1 導通時， R4 會有壓降） UCE 才開始降低，再12本科生課程設計（論文）過約 8s 后 UGE 才降低到 0V （相對 EXB841 的腳 1）。在這 10 s 左右的時間內，如果短路現象消失， UCE 會逐步恢復到正常值，但恢復時間決定于時間常數t13。圖 3.3 EXB841 原理圖3.3 保護電路電力電子電路運行不正?；蛘甙l生故障時，可能會發生過電流。過電流分為過載和短路兩種情況。通常采用的保護措施有：快速熔斷器、直流快速斷路器和過電流繼電器。一般電力電子裝置均同時采用集中過流保護措施，以提高保護的可

33、靠性和合理性。綜合本次設計電路的特點，采用快速熔斷器，即給晶閘管串聯一個保險絲實施電流保護。 如圖 3.4 電流保護電路所示。 對于所選的保險絲， 遵從 I 2 t 值小于晶閘管的允許 I 2t 值。圖 3.4 三相電壓源逆變電路的過流保護電路13本科生課程設計（論文）3.4 單片機控制本論文的單片機采用 MSC-51或其兼容系列芯片，采用 24MHZ或更高頻率晶振，以獲得較高的刷新頻率，時期顯示更穩定。在芯片中， P1 口低 4 位與行驅動器相連，送出行選信號； P1.5 P1.7 口則用來發送控制信號。 P0 口和 P2 口空著，在有必要的時候可以擴展系統的 ROM和 RAM。引腳說明：電

34、源引腳Vcc（ 40腳）：典型值 5V。Vss（ 20腳）：接低電平。外部晶振X1 、X2分別與晶體兩端相連接。 當采用外部時鐘信號時， X2接振蕩信號， X1接地。輸入輸出口引腳：P0口： I/O雙向口。作輸入口時，應先軟件置“ 1。”P1口： I/O雙向口。作輸入口時，應先軟件置“ 1。”P2口： I/O雙向口。作輸入口時，應先軟件置“ 1?！盤3口： I/O雙向口。作輸入口時，應先軟件置“ 1?！笨刂埔_：RST/Vpd 、 ALE/-PROG 、-PSEN、 -EA/Vpp 組成了 MSC-51的控制總線。RST/Vpd （ 9腳）：復位信號輸入端（高電平有效） 。ALE/-PROG(

35、30 腳）：地址鎖存信號輸出端。第二功能：編程脈沖輸入。-PSEN（29腳）：外部程序存儲器讀選通信號。-EA/Vpp(31 腳）：外部程序存儲器使能端。第二功能：編程電壓輸入端（+21V）。142 12 22 32 42 52 62 72 82 93 03 13 23 33 43 53 63 73 83 94 0U 1(A8)P2. 0G ND(A9)P2. 1XTAL1(A10)P2. 2XTAL2(A11)P2.3P3.7 (R D)(A12)P2.4P3 .6 (WR)(A13)P2.5P3.5 (T 1)(A14)P2.6P3.4 (T 0)(A15)P2.7P3 .3 (IN T1

36、 )PS ENP3 .2 (IN T0 )A LE/PRO GP3 .1(T XD )EA /VP PP3 .0(R X D)(AD7)P0 .7R ST(AD6)P0.6P1.7(AD5)P0.5P1.6(AD4)P0.4P1.5(AD3)P0.3P1.4(AD2)P0.2P1.3(AD1)P0.1P1.2(AD0)P0.0P1.1V CCP1.0ST C8 9C 512 01 91 81 71 61 51 41 31 21 11 0987654321本科生課程設計（論文）C 22 2Y 112 MHzC 3G ND2 2V CCS1C 1R 1+SW -PB1 0 K1 0 u fG ND

37、54過電流保護電路6R 223V T2U 1 A53D 2D 1241V T3D 321V T19圖 3.5單片機與驅動芯片的連接圖 3.5 單片機系統電路15本科生課程設計（論文）第4章 軟件設計4.1 單片機程序#include static unsigned int count;/static int step_index;/static bit turn;/static bit stop_flag;/static int speedlevel; /static int spcount;/void delay(unsigned int endcount); /void gorun();/

38、void main(void)count = 0;step_index = 0;spcount = 0;stop_flag = 0;P1_0 = 0;P1_1 = 0;P1_2 = 0;P1_3 = 0;EA=1;/ET0 = 1;/TH0 = 0xFE;TL0 = 0x0C; /TR0 = 1; /turn = 0;speedlevel = 2;delay(10000);speedlevel = 1;16本科生課程設計（論文）dospeedlevel = 2;delay(10000);speedlevel = 1;delay(10000);stop_flag=1;delay(10000);s

39、top_flag=0;while(1);case 6: /3P1_0 = 0;P1_1 = 0;P1_2 = 0;P1_3 = 1;break;case 7: /3、0P1_0 = 1;P1_1 = 0;P1_2 = 0;P1_3 = 1;if (turn=0)step_index+;if (step_index7)step_index=0;elsestep_index-;if (step_index0)step_index=7;17本科生課程設計（論文）4.2 系統總流程圖分析設計要求硬件選型進行單片機與外部電路的連接N分析是否符合要求Y編寫單片機程序將程序下載至單片機內實現系統功能圖 4.

40、1 系統總流程圖三相逆變電路供電，由單片機89C51 來編寫程序， IGBT 驅動電路，模塊選用 EXB841 ，來使三相逆變電路運行，采用過電流保護，提高電路的穩定性，三相逆變電路輸出電流給交流電機，使直流電轉變為交流電，更好的給交流電機供能。18本科生課程設計（論文）4.3 單片機初始化流程圖初始化開始I/O 口初始化寄存器初始化定時器初始化初始化結束19本科生課程設計（論文）圖 5.2單片機初始化流程圖采用 MSC-51或其兼容系列芯片， 采用 24MHZ或更高頻率晶振， 以獲得較高的刷新頻率，時期顯示更穩定。把變量變成初始值. 設置定時器的工作方式及初值，開放相應的中斷源的中斷并設置優先級。4.4 子程序流程圖中斷入口開始關TO,T1定時 / 計數器初始化讀計數值中斷系統初始化重復初始化 T0 ，調用查表子程序T1開T0,T1調用顯示子程序20中斷返回本科生課程設計（論文）圖 5.3 子程序流程圖在主程序中打開串行口中斷，在定時器子程序中使用地址寄存器作為地址指針，開始時指向數據表首地址，當字符顯示完成后，進入下一字符，從右到左的流動顯示，指向字符表字節，同時第一次調用行數據發送子程序，使指向字符表的第一個字節。第 6 章 課程