纯正弦逆变--数字芯片的设计与选择:HT1215,HT1225,HT1212

纯正弦逆变
                                ------数字芯片的设计与选择:HT1215,HT1225,HT1212
首先感谢诸君对该题目的关注!我们将陆续上传有关的内容,在这里也邀请各位方便时到我们网站上看看(http://www.harmotech.cn/).提前谢谢大家了,多多指教!
这次上传的内容是泓芯泰业公司在中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会主题报告内容的摘录.

1． 引言
在电气时代的今天,逆变和变频已与我们的日常生活息息相关,分类方法也千差万别,但主要是以数字控制和智能控制为主,所以这里把逆变和变频的实现技术分类为模拟法、数字法和实时计算法.其特点简介如下:
模拟法主要以SPWM技术为基础,以模拟电路、变压器和少量小规模数字电路为主要实现器件,其特点是电路复杂、体积大,已逐渐被淘汰.
数字法主要以单片机的PWM口或其并口,利用软件设置或编程,产生所需的PWM信号.
另一数字法实现途径是以单片机和专用集成电路(如:SLE4520,SA4828等)相结合,产生所需的PWM信号.
上述数字法主要用于中低档逆变和变频技术中,其最大不足之处是所形成的PWM信号直流电压利用率低,存在低次谐波.
在高端的逆变和变频技术中,主要依据矢量控制、直接转矩控制等算法通过DSP芯片(如TMS320F240)进行实时计算而生产PWM信号,其主要不足是成本高、开发过程复杂、不易推广普及.

2． 数码控制方法提出与定义
前已叙述,现代控制方法中是以数字控制和智能控制为主流和发展方向,又考虑到在逆变和变频技术中,主要以三相半桥和单相全桥拓扑结构为主,故以这两种拓扑图为主进行数码定义.
三相功率开关管图定义如图1所示:
   500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/71/2603321225699515.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

           图1 功率开关管示意图

定义开关S0-S5逻辑1表示闭合,逻辑0表示断开.各种有效的开关组合如下:
S5    S4    S3    S2    S1    S0    16进制表示
1     0     1     0     0     1      29
1     0     0     1     0     1      25
1     0     0     1     1     0      26
S5      S4     S3      S2      S1     S0      16进制表示
0       1       0       1       1       0       16
0       1       1       0       1       0       1A
0       1       1       0       0       1       19
0       0       1       0       0       1       09
1       0       0       0       0       1       21
1       0       0       1       0       0       24
0       0       0       1       1       0       06
0       1       0       0       1       0       12
0       1       1       0       0       0       18
1       0       1       0       0       0       28
0       0       0       1       0       1       05
1       0       0       0       1       0       22
0       1       0       1       0       0       14
0       0       1       0       1       0       0A
0       1       0       0       0       1       11
0       0       0       0       0       1       01
1       0       0       0       0       0       20
0      0      0      1      0     0     04
0      0      0      0      1     0     02
0      1      0      0      0     0     10
0      0      1      0      0     0     08
0      0      0      0      0     0     00
同理,给出单相数码控制的开关组合:
S3      S2      S1      S0      16进制表示
1       0       0       1        9
0       1       1       0        6
1       0       1       0       A
0       1       0       1       5
1       0       0       0       8
0       1       0       0       4
0       0       1       0       2
0       0       0       1       1
0       0       0       0       0

3．数码控制方法物理意义浅析
在三相数码控制中, 29、25、26、16、1A、19、09、21、24、06、12、18称之为动力码,用于向负载提供能量;28、05、22、14、0A、11、01、20、04、02、10、08、00称之为功能码,用于消谐、降幅、续流、移相等.
在单相数码控制中,9、6称之为动力码,用于向负载提供能量;A、5、8、4、2、1、0称之为功能码,用于消谐、降幅、续流、移相等.
4．数码控制方法应用简介
根据需求,部分选用、全部或重复利用三相控制数码,组合成至少一组序列数码,以某种方式,按特定的时间间隔,依次输出序列控制码,并周而复始运行,达到逆变或变频之目的.如序列控制数码和其间隔选择合适,可减小甚至消除一定量的低次谐波,提高直流电压利用率(最大值可达1.05).
5．数码控制方法应用举例
当按照以下时间间隔(单位为us):
94、1574、1513、1514、94、707;94、1574、1513、1514、94、707;94、1574、1513、1514、94、707;94、1574、1513、1514、94、707;94、1574、1513、1514、94、707;94、1574、1513、1514、94、707;
用下述数码序列相应控制S5-S0开关管且周而复始运行时,
08、00、01、00、20、21;01、00、20、00、04、24;20、00、04、00、02、06;04、00、02、00、10、12;02、00、10、00、08、18;10、00、08、00、01、09．
输出的PWM信号基波线电压峰峰值为0.3E,频率为30Hz,且消除了2到10次谐波.

下一次上传的内容是:单相高频纯正弦逆变电源中控制芯片性能的简介与使用





关于特定谐波消除技术(SHEPWM),严格来讲,这里用“消除”两字是不太恰当的,应该称为“位移”,我们认为更好一些,鉴于国内外书本上都这样叫,我们也就顺势而叫了!
之所以我们认为把“消除”换成为“位移”更好些,这是因为,在我们求解超越方程组时,虽然令前N次谐波的幅值An=0,但我们都知道能量是守恒的,这部分能量不会消失掉的,而是“位移”到了n+1次以后的谐波上了,由于我们前n次低次谐波的能量“位移”到了n+1次以后的谐波上了,这就使后端滤波器的设计变得简单易行了!关于滤波器的设计问题以后再上传有关内容.

诸位看官,想必都是这方面的专家了,也许我们要介绍的芯片技术参数不可思议,但这却是千真万确的,记得我们首次公开这方面的研究成果时,有许多专家是持异议的,后来陆续成了我们的好朋友,用户!
HT1215 是针对单相高频50Hz逆变电源而设计的,其直流电压利用率是0.82~0.95,消除的谐波次数为360次,其开关频率为18K,死区时间为650ns,如果用数学语言描述为:

500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/71/2603321225852533.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

也许有看官不相信,我们能解开如此多而复杂的超越方程组?这里给出一组解,当A1=0.3时,对应的180个开关角如下:
0.4991    0.9956    1.4973    1.9912    2.4955    2.9869    3.4938    3.9825    4.4920    4.9781    5.4902    5.9737    6.4884    6.9694    7.4866    7.9650    8.4849    8.9607    9.4831    9.9563   10.4813   10.9520   11.4795   11.9476   12.4777   12.9433   13.4760   13.9390   14.4742   14.9347   15.4724   15.9304   16.4706   16.9261   17.4688   17.9218   18.4670   18.9176   19.4652   19.9133   20.4635   20.9091   21.4617   21.9049   22.4599   22.9007   23.4581   23.8965   24.4563   24.8924   25.4545   25.8882   26.4527   26.8841   27.4509   27.8800   28.4491   28.8759   29.4473   29.8718   30.4455   30.8678   31.4437   31.8637   32.4419   32.8597   33.4401   33.8557   34.4382   34.8518   35.4364   35.8478   36.4346   36.8439   37.4328   37.8400   38.4310   38.8362   39.4291   39.8323   40.4273   40.8285   41.4255   41.8247   42.4236   42.8209   43.4218   43.8172   44.4199   44.8135   45.4181   45.8098   46.4162   46.8061   47.4144   47.8025   48.4125   48.7989   49.4106   49.7953   50.4087   50.7918   51.4068   51.7882   52.4049   52.7848   53.4030   53.7813   54.4011   54.7779   55.3992   55.7745   56.3973   56.7711   57.3953   57.7677   58.3934   58.7644   59.3915   59.7611   60.3895   60.7579   61.3875   61.7547   62.3855   62.7515   63.3835   63.7483   64.3815   64.7451   65.3795   65.7420   66.3775   66.7390   67.3755   67.7359   68.3734   68.7329   69.3713   69.7299   70.3693   70.7269   71.3672   71.7240   72.3651   72.7211   73.3630   73.7182   74.3608   74.7154   75.3587   75.7125   76.3565   76.7097   77.3543   77.7070   78.3521   78.7042   79.3499   79.7015   80.3477   80.6988   81.3454   81.6962   82.3431   82.6935   83.3408   83.6909   84.3385   84.6884   85.3362   85.6858   86.3338   86.6833   87.3315   87.6807   88.3291    88.6783    89.3266    89.6758

哪位看官,如有兴趣,不妨代入有关公式验证一下,看A1是不是等于0.3   A3,A5,……,A359是不是等于零.
HT1215及其系列芯片,是在国外著名厂商协议芯片的基础上研发的,它的各种物理性能请看官绝对放心!下面介绍一下其管脚的功能:
PIN1:电源脚,供电电压 4.5~5.5V
PIN2,PIN3:外接24MHz晶体
PIN4:遥控脚  当该脚为低电平时,芯片正常输出PWM1~PWM4信号,当该脚为高电平时,PWM1~PWM4输出全低电平,如不用该遥控功能,可通过一个1K电阻接地即可
PIN5,PIN6:内部控制脚,分别通过一个1uF电容和一个1K电阻接地
PIN7~PIN10:PWM1~PWM4信号输出.每个PWM信号均为TTL电平,这里所推荐的后端驱动电路是IR2110,通过IR2110再去控制MOS管.由于HT系列芯片的灌电流和拉电流达到25mA,可以用它来带动光耦,更多的使用方法,请看官们自己试了!
PIN11:故障控制脚,低电平有效,有效时间须大于2us,有效时各PWM脚输出低电平,该脚可用于输出短路关断控制,也可用于输出电流过载关断控制
PIN12:稳压反馈输入,根据输出反馈电压的大小调节直流电压利用率(相当于DC/DC中的占空比),从而达到稳压的效果,具体的反馈电路请参见我们的网站(www.harmotech.cn)    
PIN13:故障输出或待机指示,高电平有效,即当芯片工作时,如果PIN11是低电平或者PIN4是高电平,PIN13将输出高电平.
PIN14:电源地脚
本次上传内容未完,待传!