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基于A(yíng)VR 單片機的數字正弦逆變電源設計

作者: 時(shí)間:2010-11-09 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

摘要:提出一種高性能的直流-交流(DC-AC)式正弦方法。采用SG3525A 與 系列AT90PWM2 作為控制器進(jìn)行。SG3525A 產(chǎn)生PWM 波進(jìn)行前端的推挽升壓控制,通過(guò)直流母線(xiàn)上高電壓的負反饋,使得全橋逆變的輸入電壓保持穩定。AT90PWM2 的波形發(fā)生器產(chǎn)生SPWM 波形對后級全橋逆變進(jìn)行控制,通過(guò)采樣全橋逆變后的輸出電流以及輸出電容電壓,實(shí)現雙閉環(huán)控制,使得在各種不同類(lèi)型負載條件下都能具備良好的輸出特性以及負責效應。實(shí)驗結果表明:1 kW 樣機性能穩定,逆變效率大于90%,在不同種類(lèi)的滿(mǎn)功率的負載條件下均能保持電壓精度為220 V±1%,頻率精度50 Hz±0.1%,THD 小于1%。

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/173152.htm

  應用廣泛,特別是精密儀器對逆變電源性能要求更高。好的逆變電源不僅要求工作穩定、逆變效率高、輸出的波形特性好、瞬態(tài)響應特性好,還要求逆變電源小型化、智能化、并且具備可擴展性。因此,這里提出一種 系列AT90PWM2 的正弦逆變電源, 前級SG3525A采用PWM 控制升壓電路實(shí)現輸入和過(guò)熱保護。后級AT90PWM2 使用單極性倍頻SPWM 控制方式進(jìn)行全橋逆變,且進(jìn)行輸出保護。

  1 總體及工作原理

  逆變電源的系統整體框圖如圖1 所示,系統的主電路采用前級推挽升壓和后級全橋逆變的2 級結構[2],這樣可以避免使用工頻變壓器,有效降低電源的體積和質(zhì)量,提高逆變效率。其工作原理為:12 V 的直流輸入電壓經(jīng)過(guò)濾波后推挽升壓和全橋整流升壓到350 V 的直流母線(xiàn)電壓,再經(jīng)過(guò)全橋逆變電路轉變?yōu)?20 V/50 Hz 的工頻交流電。


圖1 系統的總體框圖

  為了減小輸入電壓的影響,采樣全橋整流后的輸出電壓作為反饋電壓來(lái)控制前級推挽升壓電路的控制器, 調節SG3525A 輸出PWM 波形的占空比, 使得直流母線(xiàn)的電壓始終保持在350 V。同時(shí)采樣輸出濾波電容上的電壓和輸出濾波電感上電流,采用電壓電流雙環(huán)控制,調節后級全橋逆變電路的SPWM 的輸出,從而得到良好的輸出波形特性以及穩定的負載特性。

  2 系統硬件設計

  2.1 推挽升壓PWM 波形的產(chǎn)生

  直流升壓電路采用推挽式,其結構簡(jiǎn)單,效率高。電路中的功率管VQ1,VQ2通過(guò)SG3525A outputA,outputB 交替產(chǎn)生的2 路互補PWM 波來(lái)控制通斷。SG3525A 可以通過(guò)調節外接的電阻和電容來(lái)產(chǎn)生100 Hz~500 kHz 之間的不同頻率段的PWM 波形,其PWM 波的頻率fPWM和外接電阻RT,RD,外接電容CT關(guān)系為:


  SG3525A 通過(guò)反饋的直流母線(xiàn)電壓可自動(dòng)調節PWM 波的占空比,使得輸出穩定。同時(shí)SG3525A 具有電壓的輸入欠壓鎖定和PWM 鎖定功能,一旦發(fā)生過(guò)流或者過(guò)壓的現象,可以迅速關(guān)斷PWM,保證了整個(gè)電路的安全性。

  2.2 全橋逆變SPWM 波形的產(chǎn)生

  SPWM 波形由 單片機系列的AT90PWM2 產(chǎn)生。AT90PWM2 具有2 個(gè)12 位的波形發(fā)生器PSC0,PSC2, 分別產(chǎn)生2 路互補的SPWM 信號經(jīng)過(guò)驅動(dòng)電路隔離放大后驅動(dòng)全橋逆變中的功率管。其中PSC0 生成為VQ3和VQ4的控制信號,PSC2 生成VQ5和VQ6的控制信號。

  選擇PSC 工作在中心對齊模式, 并且PSC0 和PSC2 工作在同步狀態(tài)。則PSC 計數器從寄存器OCRnRB 定義的最大值開(kāi)始計數,先減到零再加到最大值,當PSC 計數器的值與寄存器OCRnSB,OCRnSA 的值相等時(shí), 則將分別改變PSCn輸出引腳PSCOUTn0、PSCOUTn1 的電平。其三角波載波周期

  fSPWM和PSC 計數頻率fPSC以及寄存器OCRnRB、OCRnRA(n=0或2)的關(guān)系為:


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