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HEF4752在三相SPWM变频调速系统中的应用

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HEF4752在三相SPWM变频调速系统中的应用

0引言

随着电力电子技术及大规模集成电路的发展，基于集成SPWM电路构成的变频调速系统以其结构简单、运行可靠、节能效

果显著、性价比高等突出优点而得到广泛应用。本文介绍的变频调速系统是以大规模专用集成电路HEF4752为核心构成的控

制电路，由HEF4752产生的三相SPWM信号经隔离、放大后，驱动由IGBT构成的三相逆变器，使之输出SP西蓝花做法 WM的波形，

实现异步电动机变频调速。

1系统硬件电路

整个系统的硬件电路由主电路、控制电路、驱动电路、保护电路等构成，其电路框图如图1所示。

图1电路框图

1．1主电路

主电路为AC/DC/AC逆变电路，由三相整流桥、滤波器、三相逆变器组成。三相交流电经桥式整流后，得到脉动的直流电

压经电容器滤波后供给逆变器。

1．2控制电路

控制电路框图如图2所示。在该控制电路中，分别由三个CD4046产生推迟时钟（OCT）和参考时钟（RCT）、频率控制

时钟（FCT）和电压控制时钟（VCT）3路时钟信号供给HEF4752，由HEF4752产生三相6路SPWM波形通过光电隔离后

去控制主电路。

图2控制电路框图

1．3HEF4752简介

HEF4752是采用LOCMOS工艺制造的大规模集成电路，专门用来产生三相SPWM信号。它的驱动输出经隔离放大后，可

驱动GTO和GTR逆变器，在交流变频调速中作控制器件。其引脚如图3所示。

图3HEF4752引脚图

1．3．1主要特点

主要特点如下：

1）能产生三对相位差120的互补SPWM主控脉冲，适用于三相桥结构的逆变器；

2）采用多载波比自动切换方式，随着逆变器的输出频率降低，有级地自动增加载波比，从而抑制低频输出时因高次谐波产

生的转矩脉冲和噪声等所造成的恶劣影响。调制频率可调范围为0～100Hz，且能使逆变器输出电压同步调节；

3）为防止逆变器上下桥臂直通，在每相主控脉冲间插入死区间隔，间隔时间连续可调。

1．3．2引脚说明

HEF4752为28脚双列直插式标准封装DIP芯片，它有7个控制输入，4个时钟输入，12个驱动信号输出，3个控制输出。

各管脚功能描述如表1所列。

表1HEF4752管脚功能

引脚名称功能

1OBC1B相换流开关信号1

2OBM2B相主开关信号2

3OBM1B相主开关信号1

4RCT最高开关频率基准时钟

5CW电机换相控制信号

6OCT推迟输出时钟

7K选择互锁推迟间隔

8ORM1R相主开关信号1

9ORM2R相主开关信号2

10O鱼的家常做法 RC1R相换流开关信号1

11ORC2R相换流开关信号2

12FCT频率时钟

13A复位输入控制

14VSS接地端

15B测试电路用信号

16C测试电路用信号

17VCT电压时钟

18CSP电流采样脉冲

19OYC2Y相换流开关信号2

20OYC1Y相换流开关信号1

21OYM2Y相主开关信号2

22OYM1Y相主开关信号1

23RSYNR相同步信号

24L停止/启动系统

25I选择晶体管/晶闸管模式

26VAV平均电压

27OBC2B相换流开关信号2

28VDD工作电压(10V)

1．3．3输入引脚功能

1)输入引脚I用来决定逆变器驱动输出模式的选择，当引脚I为低电平时，驱动模式是晶体管，当引脚I为高电平时，驱动

模式是晶闸管。

2)输入控制信号引脚K和时钟输入引脚OCT共同决定逆变器每对输出信号的互锁推迟间隔时间。

为防止逆变器同一桥臂的两只管子同时导通，互锁推迟间隔的长短和晶闸管模式下触发脉冲串的频率和宽度，见表2。

表2互锁推迟间隔与触发脉冲的频率及宽度

K互锁推迟间隔/ms触发脉冲频率/kHz触发脉冲宽度/ms

08/f

OCT

f

OCT

/82/f

OCT

116/f

OCT

Tf

OCT

/164/f

OCT

根据主电路的要求，选取互锁推迟间隔为td=10s，这里把K置为低电平，则联锁延迟周期td=8/fOCT，即0.01ms=8/fOCT，

故

fOCT=800kHz（1）

3)相序输入引脚CW用来控制电机转向，当引脚CW为低电平时，相序为R，B，Y；当引脚CW为高电平时，相序为R，

Y，B。

4）输入引脚L用来控制模块的起动/停止。当IGBT－IPM模块PM25RSK120出现过流、欠压、短路或过热等故障时，故

障信号变为低电平。从而使L变为低电平，封锁HEF4752所有的脉宽调制驱动输出，起到保护开关管的作用。在无故障的情

况下，L为高电平，解除封锁。

5)控制输入引脚A，B，C供制造过程试验用，工作时必须接到引脚VSS(低电平)。但引脚A还有另外一个用处，即刚通电

时，引脚A置高电平初始化整个IC片，被用做复位信号。

6)时钟输入引脚FCT和VCT用来协调控制逆变器的输出频率与电压。引脚FCT控制着逆变器的输出频率fout，从而控制了

电动机的转速。在该系统中引脚FCT的时钟频率为

fFCT=3360fout=336055=184kHz（2）

100％调制时的输出频率的最大值fout(M)为

fout(M)=fle=66=58Hz（3）

式中：f

le

为电动机的额定频率；

Uel为电动机的额定电压有效值。

电路中fFCT在0～184kHz连续可调，对应fo中秋放假安排 ut的可调范围为0～58Hz。

电压控制时钟VCT是为保证在调速过程中电机主磁通为恒值，即电机电压与频率比为常数而设置的，频率fVCT由式（4）确

定，由fVCT决定输出波形的幅值。

fVCT(NOM)=6720fout(M)=672058=390kHz（4）

7）输入时钟RCT是固定时钟，用来设定最大逆变器开关频率fs(MAX)，此处选取逆变器开关频率的最大值为2.8kHz，则时

钟输入RCT的频率为

fRCT=280fs(MAX)=2802.8=780kHz（5）

为了简化线路，可使fRCT=fOCT=800kHz，从而省掉了一个多谐振荡器。

值得注意的是：比校园事故 值fFCT/fVCT(NOM)，低于0.5时调制是正弦的；高于0.5时波形向矩形波转变，在2.5左右达到全矩形波

输出；高于3时，由于内部同步电路失去作用，波形变得很不稳定，可见3为频率比的上限。在本系统中，f

FCT

取184Hz，f

VCT(NOM)

取390Hz，比值为184/390=0.47<0.5，输出波形为正弦波，能够有效地减小谐波，减小电机的振动和噪声，保持好的机械

特性。

2实验结果

以下是对本控制甜甜的睡前故事 系统，即图2的波形的采样和分析，由于供电电源采用＋12V，所以输出电平都为＋马和羊相配婚姻如何 12V。

图4的三个波形分别是从CD4046的脚3、脚4出来的分别送到管脚VCT、FCT、OCT和RCT的方波波形，其周期分别

为2.6s，5.4s，1.3s，对应频率分别为f

VCT

=390kHz，f

FCT

=184kHz，f

RCT

=f

OCT

=800kHz。

(a)fVCT波形

(b)fFCT及fRCT（=fOCT）波形

图4引脚VCT、FCT、OCT和RCT的方波波形

图5是HEF4752的脚2、脚3产生的SPWM波形，从图可以看出它们的波形在相位上是相反的，同时存在死区时间，图

5(b)为图5(a)放大后的波形，从图5(b)可以看出死区时间为td=10s。从脚8、脚9和脚21、脚22输出的波形与此相似。

(a)输出SPWM波形

(b)放大的输出SPWM波形

图5脚2、脚3输出的SPWM波形

图6是从HEF4752的脚2、脚9输出的SPWM波形，图6(a)横轴为2.5ms/格，图6(b)为1ms/格。周期都为18ms，

输出基波频率f

out

=55Hz。从图可看出脚2波形落后脚9波形120。同样脚3、脚8；脚9、脚21；脚8、脚22输出波形与

此相似。

(a)时间轴为2.5ms/格

(b)时间轴为1ms/格

图6脚2、脚9输出的SPWM波形

3结语

该电路运用性能良好的集成电路HEF4752，使外围控制电路简单，调试方便，成本低。只须调节CD4046脚9的电位器，

就可以在其脚3、脚4获得所需频率的方波，控制方波的频率就可以控制HEF4752输出SPWM信号（基波）的频率、幅值和

死区时间，实现交流电机变频调速。其输出波形良好，稳定可靠，实现起来非常方便，故具有广阔的应用前景和实用价值。