基于單片機(jī)的SPWM逆變電源設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的SPWM

逆變電源設(shè)計(jì)逆變電源的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，逆變電源大多采用正弦波脈寬調(diào)制，即SPWM技術(shù)。逆變電源以數(shù)字化控制為發(fā)展趨勢，是現(xiàn)代逆變電源發(fā)展功率電子器件的大功率研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

逆變電源的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的，電力電子器件的發(fā)展帶動著逆變電源的發(fā)展。逆變電源出現(xiàn)于電力電子技術(shù)飛速發(fā)展的20世紀(jì)60年代，到日前為止，它已經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。

第一代逆變電源是采用晶閘管(SCR)作為逆變器的開關(guān)器件，第二代逆變電源是采用自關(guān)斷器件作為逆變器的開關(guān)器件。第三代逆變電源采用了實(shí)時(shí)反饋控制技術(shù)，使逆變電源的性能得到提高。逆變電源的介紹

逆變電源是一種采用電力電子技術(shù)是進(jìn)行電能變換的裝置，它從交流或直流輸入獲得穩(wěn)壓恒頻的交流輸出。逆變電源廣泛應(yīng)用于航空、航海、電力、鐵路交通、郵電通信等諸多領(lǐng)域…。逆變電源也是一種產(chǎn)生交流電的裝置，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)變頻，逆變電源將市電轉(zhuǎn)化為用戶所需的交流電；

2)變相，逆變電源能將單相交流電轉(zhuǎn)化為三相交流電；

3)逆變電源能將直流電轉(zhuǎn)化為交流電。本設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容掌握51單片機(jī)及SPWM調(diào)制的有關(guān)知識；設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案；設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路，包括單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)，TLP250驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)，濾波電路設(shè)計(jì)，逆變橋電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)保護(hù)電路設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序流程；1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)的工作原理

系統(tǒng)的工作原理：三相電壓380V經(jīng)整流濾波變成高壓直流電壓，后級逆變電路采用SPWM控制方式，通過對逆變橋采用正弦脈寬調(diào)制控制，逆變輸出電壓經(jīng)過電感、電容濾波后，最終在負(fù)載上得到220V/50Hz的正弦波交流電。

系統(tǒng)中輸出采樣電路的采樣電壓通過ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送給單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)這個(gè)電壓采樣值進(jìn)行中位值濾波、PI控制算出電壓值，單片機(jī)再通過P0口把數(shù)據(jù)送到SA4848中，來控制SPWM波發(fā)生器輸出的SPWM波形參數(shù)，從而控制逆變橋兩個(gè)橋臂的控制信號RPHT、RPHB，改變輸出電壓的幅值。SPWM發(fā)生器產(chǎn)生的SPWM波經(jīng)四個(gè)驅(qū)動隔離電路去驅(qū)動逆變電路，從而把整流濾波后得到的直流電逆變成穩(wěn)定交流電。

系統(tǒng)單片機(jī)采用AT89C51，SPWM波發(fā)生器采用SA4828三相SPWM波發(fā)生器，這里我們只使用其一相輸出波形，驅(qū)動隔離電路采用TLP250，主電路采用高壓整流模塊和IGBT模塊，輸出采樣模塊使用ADC0809。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路有以下幾個(gè)部分組成：系統(tǒng)主電路單片機(jī)最小系統(tǒng)采樣電路及A/D轉(zhuǎn)換電路SPWM波產(chǎn)生電路TLP250驅(qū)動電路系統(tǒng)保護(hù)電路系統(tǒng)主電路及單片機(jī)時(shí)鐘、復(fù)位電路系統(tǒng)主電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路采樣電路及A/D轉(zhuǎn)換電路采樣電路A/D轉(zhuǎn)換電路SPWM波產(chǎn)生電路

SA4828的SETTRIP引腳接反相器的輸出腳，使單片機(jī)能夠在異常情況下封鎖SA4828的輸出，SA4828的/TRIP引腳接一只發(fā)光二極管，當(dāng)SA4828的輸出被封鎖時(shí)，發(fā)光二極管亮，用來顯示封鎖狀態(tài)。TLP250驅(qū)動電路

因?yàn)橹麟娐冯妷壕鶠楦唠妷?、大電流情況，而控制單元為弱電電路，所以它們之間必須采取光電隔離措施，以提高系統(tǒng)抗干擾能力。光耦TLP250是一種可直接驅(qū)動小功率MOSFET和IGBT的功率型光耦，其最大驅(qū)動能力達(dá)1.5A。系統(tǒng)保護(hù)電路

輸出過流保護(hù)是指電源輸出電流超過所設(shè)定的允許值時(shí)，使電源不受損壞的技術(shù)措施。

輸入過壓欠壓保護(hù)是指當(dāng)系統(tǒng)輸入電壓太高或太低而引起電源輸出電壓失控的情況。系統(tǒng)保護(hù)電路輸出短路保護(hù)是指電源輸出短路時(shí)，使電源不受損壞的技術(shù)措施。

隨著溫度的升高，電子元件的性能都會下降甚至損壞，因此我們必須在系統(tǒng)內(nèi)加裝散熱