阿尔法ALPHA2000 5.5kW变频器CPU外围电路及控制端子

图七十四  阿尔法ALPHA20005.5kW变频器CPU外围电路及控制端子电路图

    阿尔法变频器18. 5kW和5.5kW变频器的CPU外围电路及控制端子电路看起来是完全一样的，但元件序号和CPU的引脚应用却有所不同。

    在中央处理器(CPU)的基础上再将随机存储器、中断系统、定时器／计数器以及I/O接口电路等主要微型机部件集成于一体，从而构成了一个“微型计算机系统”，国际上称其为微控制器，国人习惯上称其为单片机。为适应日益复杂的工业控制要求和提升产品的智能化程度，绝大部分的变频器控制主板均采用了微控制器，来执行整机控制任务，各变频器厂家甚至开展了软件功能开发的一个竞赛，他硬件选材上不一定比你强，但在软件功能上要超过你。

    用于变频器控制的微控制器，又称之为“高性能微控制器”，应该是有针对性开发的专用的控制芯片。它起码要有6路PWM波形成和输出电路及口，以输出驱动电路所需的6路逆变脉冲；应有A/D转换电路，有的还要有D/A转换电路，以适应对模拟输入、输出量的处理；要有高速脉冲信号的输入、输出口和串口发送、接收引脚，以处理各种数字信号和通信指令；应内含程序存储器和数据存储器，以存放程序和原始数据及可改写的数据；当然还要有端口驱动器、各类缓冲器等其他电路，在此不予以赘述了。

    微控制器的集成度已经够高，它不可能无限制地将所有工作运行所需的电路元件集成进去，它需要外电路的积极配合才能开展工作。有3个工作条件是微控制器所必需的，所谓CPU工作的三要素：+5V电源、工作时钟、复位信号。工作时钟的产生是由微控制器内部电路和引脚外接晶振元件组成振荡电路来生成的；复位信号是由外部复位电路在上电时产生一个低电平（或高电平）的脉冲，送入微控制器的复位引脚，由内部电路控制程序复位，进入待机状态。微控制器内部的程序存储器和数据存储器（简称内存），其容量和用途是有限制的，常需要外接存储器——电可擦除存储器，来完成一些数据存储任务（尤其是用户程序存储任务），这应该构成了微控制器正常工作的四要素。微控制器要接受用户的指令或将变频器的工作状态报知用户，需要一个人机界面——操作显示面板，与用户交流，与操作显示面板的正常通信，成为微控制器工作的五要素。此外，微控制器各个引脚外接电路的好坏均会影响到微控制器的运行，自此微控制器工作的七要素或八要素乃至几十要素，都紧随出现。其实，依笔者看来，从微控制器(或微处理器，CPU)本身来说，三要素则是工作所必需的，无它，则微控制器不能被激活。其他原因造成微控制器不工作，是外电路的事了，并不是微控制器本身没干活呀。

    微控制器的外部电路、外部框架已经搭好，但仅仅一个“躯体”还不能干活，还需要一个指挥躯体运作的“灵魂”——软件控制程序。变频器的程序容量较大，一般长达数千行。微控制器的控制功能，集中于两个点上，一是对输出PWM波的控制，这一点，优质和劣质变频器可看出明显的不同，有的PMW波非常优化，有的则有些糟糕——输出力矩小，运行噪声大，载波干扰也大；一是对逆变模块的状态检测和保护，这一任务是配合外电路共同完成的，也是变频器电路浓墨重彩的着笔之处。

    变频器电路经常要用到3种类型的光耦合器，在控制端子电路中，用到的是晶体管型光耦器件，输出端为一只光敏晶体管，器件的工作频率往往较低；开关电源电路中，会用到集成式光耦器件，输出端为门电路构成，使工作频率大为提高，控制性能有所增强；在电流检测或电压检测电路中，

为实现主电路和控制电路的隔离，会用到线性光耦器件，便于对模拟信号进行线性传输。更换损坏光耦器件时，要充分考虑其在电路中的位置和作用，用同类型光耦器件进行代换。