本设计采用手动按键复位电路,当按键S1按下时,系统复位。复位电路如图4所示。
图4系统复位电路
3.3 DC-DC双向电路
本文设计的DC-DC双向电路如图5,由电感、IGBT管、续流二极管组成,该DC-DC双向电路有升压方式、降压方式两种工作方式。
(1)升压方式:当蓄电池作为电源供电时,DC-DC双向变流器工作在升压方式下。此时升压的电路有电感L、IGBT管T8以及续流二极管D7组成。
(2)降压方式:当蓄电池充电时,DC-DC双向变流器电路就变成降压方式。该降压电路由电感L、IGBT T7和续流二极管D8组成。
图5 DC-DC双向变流器电路
该设计中双向DC-DC电路中的IGBT的驱动脉冲采用PWM调制方式实现。利用单片机的定时器中断实现PWM。该方法的优点是,PWM信号完全由单片机内部定时器的中断来实现,不需要添加外围硬件。 该方案以AT89S52单片机为核心,555构成的振荡器作为定时基准,单片机通过对555振荡器产生的脉冲信号进行计数来产生PWM信号。该控制器中单片机可以产生8个通道的PWM信号,分别由AT89S52的P1.0~Pl.7(12~19引脚)端口输出。故使用P1.0、P1.1这两路PWM输出作为双向DC-DC的驱动脉冲。在升压斩波和降压斩波时,需要控制输出电压或电流,通过输出电压或电流的反馈值与设定值进行比较,来改变PWM波的占空比,进而起到稳定输出电压或电流的目的,整个算法通过软件实现。
3.4 双向PWM变流器
本文设计的PWM双向变流器电路如图6所示。
图6 PWM逆变电路
图6是三相电压型的逆变电路,电路中直流侧通常仅需一个电容器,和单相半桥、全桥逆变电路相同,电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式,也是180度导电方式,即每个桥臂的导电的角度为180度,同一相上下交替来导电,各相开始导电时的角度,依次相差120度。不论任何,都将有三个桥臂同时导通。
当电网发生故障(过压、断电等)时,蓄电池先通过双向DC-DC电路进行升压,然后通过PWM逆变电路将直流母线电压逆变成PWM波,输出经过滤波以后供给负载。图6是三相桥式PWM型逆变电路,这种电路一般采用双极性控制方式。
当电网恢复正常时,市电一路通过转换开关直接给负载供电。另一路通过双向PWM变流器整流,在通过双向DC-DC电路降压电路为蓄电池充电。此时,双向PWM电路工作于整流状态。此时电路如图7所示。
图7三相电压型PWM整流器电路
PWM整流的控制采用直接电流控制,其波形产生电路为:给定的直流电压与反馈电压比较后,经比例积分电路产生给定直流信号id。此电流信号乘以与电网同步的三相正弦波信号后,为各相的指令电流,三相指令电流与三相反馈电流滞环比较后产生PWM驱动信号。
指令电流和反馈电流求和后,输出到滞环比较器的输入端。经过滞环比较后,输出驱动整流器的PWM信号,通过74LS373锁存。当三相桥式电路工作于逆变状态时,通过置位该74LS373的OC端来封锁PWM整流信号,切换至SPWM逆变信号。
3.5 驱动电路
升降压、整流和逆变的PWM波不能直接驱动IGBT,需要隔离放大后才能驱动IGBT。常用的IGBT驱动模块有三菱公司的M579系列和富士公司的EXB系列。本设计采用EXB840来驱动IGBT管。EXB840是一种快速型IGBT驱动的专用模块,可使电路的延迟时间缩短至1μs以内,最高的工作频率可达40~50kHz,仅需要在外部提供一个+20V的电源,模块采用高速光耦。连接图如图8所示。
图8 EXB840接线图 AT89S52单片机自动充电应急电源的设计+电路图+源程序(5):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_1723.html