基于PIC單片機的智能化逆變電源控制系統

　　軟件設計的核心部分是SPWM信號的產(chǎn)生。本設計采用三角波作為載波、正弦波作調制波的對稱(chēng)規則采樣法較為經(jīng)典，得到一系列幅值相等但寬度不等的矩形波。然后使用在線(xiàn)計算的方法計算矩形波的占空比：

　　設N為載波調制波比，即有N=fc/fr.其中fc為載波頻率，fr為調制波頻率。本系統的SPWM信號由單片機產(chǎn)生，故載波頻率可由下式計算：

　　其中，變量N代表分頻因子（1、8、64、256或1024），fclki/o是MCU時(shí)鐘。

　　設M=UR/UC，為調制深度，其一般取值范圍為0~1，其中UC為載波幅值，UR為調制波幅值。改變調制波的幅值就能使輸出的基波電壓幅值發(fā)生變化。

　　根據規則采樣法的原理，假設一個(gè)周期內有N個(gè)矩形波，則第i個(gè)矩形波的占空比Di為：

　　通過(guò)設置單片機，利用上述公式計算出占空比使之與計數器的TOP值相乘形成一個(gè)正弦表。然后將數據送到比較寄存器中，配置單片機I/O口寄存器，在PD4口輸出SPWM信號。整個(gè)SPWM產(chǎn)生程序流程圖及實(shí)時(shí)反饋圖如圖2：

　　圖2 SPWM 產(chǎn)生程序框圖

　　常用的正弦調制法分為同步調制法和異步調制法。同步調制法在調制波的頻率很低時(shí)，容易產(chǎn)生不易濾掉的諧波，而當調制波頻率過(guò)高時(shí)，開(kāi)關(guān)元件又難以承受；異步調制法的輸出波形對稱(chēng)性差，脈沖相位和個(gè)數不固定。本軟件設計時(shí)采用了分段同步調制法，［4-6］吸收上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，且很好地克服各自的缺點(diǎn)，得到特性較好的正弦波。其具體操作為：把調制波頻率分為幾個(gè)載波比不相同的頻段，在各個(gè)頻段內保持載波比恒定，通過(guò)配置單片機內部的載波頻率實(shí)現輸出基波頻率的變化，即改變計數器的TOP值，實(shí)現調頻功能。選取的原則為：

　　輸出頻率高的頻段采用低載波比，輸出頻率低的頻段采用高載波比。同時(shí)，載波比選取為3的倍數以得到嚴格對稱(chēng)的雙極性SPWM信號。本系統中將頻段分成五段，具體見(jiàn)表1：

表1 頻率分段與載波比取值

　　對輸出電壓的實(shí)時(shí)反饋是軟件設計的關(guān)鍵部分。電網(wǎng)的波動(dòng)或是負載的變化可能導致輸出電壓不穩定，因此為了實(shí)現輸出電壓的動(dòng)態(tài)穩定特性，在系統中加入PID增量數字閉環(huán)控制，公式如下：

　　其中Kp=1/σ是比