逆變�就是一種將低壓�12�24伏)直流電轉(zhuǎn)�?yōu)?20伏交流電的電子設(shè)�。因?yàn)槲覀兺ǔJ�?20伏交流電整流變成直流電來使用,而逆變器的作用與此相反,因此而得名�
采用工頻變壓�,純正弦波交流輸�,適�(yīng)�(fù)載能力強(qiáng)
自動高低壓調(diào)整功能(AVR��145V�275V超寬范圍輸入,高精度輸出、全自動�(wěn)壓,能適�(yīng)任何惡劣的電壓環(huán)�
智能充電,可根據(jù)配置電池的大小調(diào)整充電電流的大小,快捷可靠且又能提高電池的壽�
全方位保�(hù)、安全可�
智能化液晶顯示輸出電�、電池容量、負(fù)載比�
使用者可以通過RS232或者USB通訊軟件的程序設(shè)定實(shí)�(xiàn)無人值守,自動定�(shí)�(guān)�(jī)功能
供電�(shí)間可根據(jù)不同要求任意配置
0引言
逆變電源是一種采用電力電子技�(shù)�(jìn)行電能變換的裝置。隨著電力電子技�(shù)的發(fā)�,逆變電源的應(yīng)用越來越廣泛,但�(yīng)用系�(tǒng)對逆變電源的輸出電壓波形特性也隨之提出了越來越高的要求,因?yàn)殡娫吹妮敵霾ㄐ钨|(zhì)量直接關(guān)系到整�(gè)系統(tǒng)的安全和可靠性指�(biāo)�
隨著�(shù)字信號處理技�(shù)的發(fā)�,以SPWM控制方式�(shè)�(jì)的逆變電源越來越受到青睞。本文介紹的SPWM逆變電源就是采用PIC單片�(jī)來實(shí)�(xiàn)SPWM控制和正弦波方式輸出,而且電路簡單,性能安全可靠,靈活性強(qiáng),同�(shí)可以降低諧波,提高效��
1SPWM逆變器結(jié)�(gòu)
逆變電源的拓?fù)浣Y(jié)�(gòu)有多種形式,圖l所示是SPWM逆變電源的基本結(jié)�(gòu),它主要由變壓器中心抽頭推挽式升壓電路、逆變電路、濾波電路、驅(qū)動電路和控制電路組成??刂齐娐分饕∕CU控制�、升壓控制、電壓檢測和電流A/D檢測所示等電路組成�
2SPWM逆變電源工作原理
本逆變器電源的前級采用SG3525來交替輸出兩路PWM信號以控制開�(guān)�,然后經(jīng)過高頻變壓器升壓整流和LC濾波后產(chǎn)�400V電壓。再通過單片�(jī)編程�(chǎn)生等效正弦波的矩形脈沖波來控制逆變橋開�(guān)管的�(dǎo)通和�(guān)斷。從而使其工作在SPWM控制方式。圖2所示是其逆變電路的電原理圖。圖2中的左橋臂工作在高頻�(diào)制方�,即Q1和Q3按照SPWM開通:右橋臂工作在高頻�(diào)制方�,即Q2和Q4按照SPWM開�,經(jīng)過濾波得到正弦波�
3SPWM正弦波脈寬調(diào)制方�
SPWM正弦脈寬�(diào)制法是采用調(diào)制波為正弦波、載波為三角波的一種脈寬調(diào)制方�,可廣泛�(yīng)用于逆變器電源上。SPWM的輸出波形控制算法有面積等效�、自然采樣法、對稱規(guī)則采樣法、不對稱�(guī)則采樣法�,本文采用脈寬調(diào)制波的面積等效法來實(shí)�(xiàn)SPWM控制。圖3所示是其SPWM波形�,該方法將半�(gè)周期的正弦波波形分成N等分,從而把該正弦波看成是由N�(gè)彼此相連的脈沖所組成,這些脈沖寬度相等(都等于π/N),幅值不�,且脈沖頂部不是水平直線,而是曲線,各脈沖的幅值按正弦�(guī)律變�。如果能把這種脈沖序列用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代�,并使矩形脈沖的中點(diǎn)和相�(yīng)正弦等分的中�(diǎn)重合。且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦部分的面積脈沖量相�,那�,就可以得到相應(yīng)的脈沖序�。這樣,再使各脈沖的寬度按正弦�(guī)律變�,同�(shí)使矩形波與正弦波等效,就可以�(shí)�(xiàn)SPWM正弦脈寬�(diào)制�
4軟件�(shè)�(jì)
4.1正弦波脈寬的生成
根據(jù)正弦波脈寬調(diào)�(SPWM)的產(chǎn)生原�,若把U=Urmsintωt正弦波在半周期內(nèi)N等分,第i�(gè)等分段正弦波的面積為Si,則有:
若再使矩形波的幅值等于輸入正弦波的幅值Urm,并使每段矩形波的面積等于對�(yīng)段的正弦波的面積,那�,便可以得到矩形波脈寬的值為�
由于脈沖寬度是按照正弦波的規(guī)律變化,故可把這些脈沖寬度DK的值編制成�(shù)值表,再用單片機(jī)通過查表輸出脈沖序列。實(shí)�(yàn)�(shí),可采用載波頻率fc=25kHz,交流頻率fs=50Hz,載波比N=fdfs來確定正弦波離散�(diǎn)的�(gè)�(shù),即一�(gè)周期�(nèi)的脈沖�(gè)�(shù)(�(shè)N=500)。為了節(jié)省表的存儲空�,實(shí)際編程時(shí),可保存半�(gè)周期�(nèi)的正弦波離散�(diǎn),即保存N/2�(gè)�(diǎn),然后用交替的方式輸出SPWM波形來控制逆變橋的工作�
4.2SPWM的軟件實(shí)�(xiàn)
本系�(tǒng)以PIC16FXX單片�(jī)為核心,晶振選用20MHz,指令周期為0.2μs,SPWM波驅(qū)動開�(guān)管的工作頻率�25kHz,那�,單片機(jī)中寄存器的初始化�(shè)置如下:
首先�(shè)置PORTC為輸出模式,即TRISC=0X00。設(shè)置CCP模塊為PWM功能。同�(shí)必須在CCPXCON寄存器中�(shè)置CCP模塊為PWM模式,即CCPxM3:CPxM0=11XX�
然后再通過PR2來確定PWM的開�(guān)周期寄存�,并使TSFMW=(PR2+1)×4TOSC(TMR2PrescaleValue),fSPWM=1/TSPMW。因?yàn)楣ぷ黝l率f=25kHz,故PR2=0XC7;且工作周期寄存器CCPRxL的值是可變��
在程序初始化完成之后,系�(tǒng)中的定時(shí)寄存器TMR2將啟動并開始工作,此�(shí),PWM單元的引腳輸出為高電平;�(dāng)TMR2 CCPRxl�(shí),PWM單元的引腳開始輸出低電平;當(dāng)TMR2=PR2�(shí),TMR2被歸0,并重新開始下一�(gè)周期�(jì)�(shù),同�(shí)PWM單元重新輸出高電�。當(dāng)TMR2的中斷標(biāo)志位TMR2IF被置高電平時(shí),系�(tǒng)將執(zhí)行定�(shí)中斷服務(wù)程序,圖4所示是其SPWM流程�。中斷程序完成查找正弦表值和A/D取樣值后,再�(jìn)行PI�(diào)節(jié),即可得出修正�,并將該修正值寫入CCPRxL寄存器中。圖5所示是該SPWM逆變器電源的輸出波形��
5�(jié)束語
試驗(yàn)表明,基于HC單片�(jī)控制的逆變器電源可滿足小功率逆變器的要求,而且可用單片�(jī)�(shí)�(xiàn)�(shù)字化SPWM波的控制。本方式不但比傳�(tǒng)的模擬控制方式具有一定的�(yōu)越性,而且該逆變器電源的效率更高、體積更�,同�(shí)還具有設(shè)�(jì)靈活、性能可靠,輸出穩(wěn)�,諧波小等優(yōu)�(diǎn)�