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一种用单片机制作的高频正弦波逆变器

发布时间:2018-02-03 07:21:20  来源:大电流电感厂家   查看:

,存入数据表中待用,在应用程序中,充分利用单片机的内部资源,用软件查表法逐一控制片内定时器输出调制脉冲,输出经滤波后生成一稳定的正弦波。单片机控制流程如图2所示。

图3中从单片机端口P1.7和P1.5输出的电压V1/F、V2F是两个频率为50周波,相位差180电度的方波脉冲。从P1.6和P1.4输出的电压V1/Z、V2Z是两组如图1所述的,相位差180直插电感电度的正弦波调制脉冲串。P1~P4是4个故障绕行电感输入信号,P0是故障保护输出信号。逆变器的故障判断及保护均由单片机的软件实现控制。

3.正弦波逆变器

3.1 逆变器的电路原理结构

逆变器的电路工作原理图见图4所示。逆变器由辅助电源FDY;单片机脉冲调制及保护电路M1;上半桥驱动模块M4;下半桥驱动模块M5;保护模块M6大功率电感贴片电感器;升压稳压模块M3;升压变压器T;逆变控制模块M2及输出滤波电路等几部份组成。由于采用了SMT工艺和模块化技术,使生产、安装、调试、互换及维护都非常方便。

3.2 逆变器工作原理说明

如图4所示,由高频变压器T1、场效应管Q1、Q2和控制模块M2组成推挽式高频逆变电路,它与整

流桥BR及电容器一体电感器C1把蓄电池电压升至约280伏的电压,再经过升压稳压电路,输出320伏的稳定直流电压,为Q4~Q7组成的桥式正弦波逆变电路提供电源电压。升压稳压电路由电感Ll、场效应管Q3、控制模块M3、D1、C2组成的。在逆变电路中,上半桥的两个管Q4、Q6因其GS极都是悬浮的(没有接地点),所以驱动电源由高频自激振荡器制作的辅助电源FDY模块提供两组独立隔离的15V电源。模块M4是用光电耦合器设计的上半桥(Q4、Q6管)隔离驱动电路,驱动信号来自单片机AT89C2051的P1.6和P1.7端口输出的50Hz方波脉冲信号,电路结构如图5所示。模块M5是相同的两组用作电平转换和功率放大的驱动电路,它分别直接驱动下半桥的Q5、Q7管,驱动信号来自单片机的P1.5和P1.6端口输出的正弦波脉宽调制脉冲串,电路结构如图6所示。桥式逆变电路的输出经过用铁硅铝磁环制作的电感L2和电容C3滤波后,输出正弦波电压。

本逆变器的正弦波输出电压频率精度是不容置疑的,不需任何调整。因为它是通过24MHz晶振分频得到的。由于受程序指令工作周期的影响,导致单片机输出的脉宽和脉冲间隔与计算值有所不同,使输出波型产生一些小许的畸变和失真。因此,还需要在第一次调试过程中,对脉冲的宽度和间隔作某些简单的实时修正,这样就能使正弦波失真度更小。当然,正弦波的失真度还与输出滤波电路的电感、电容的取值也有关。

4. 逆变器的保护电路

有经验的设计者都会体会到,保护电路对电路的可靠性、性能及调试难易是一个不可忽视的重要部份。假如一台逆变器直接起动800瓦的白炽灯负载,其瞬间功率将达到6-8千瓦,这一瞬时的浪涌功率,对逆变电路功率器件来讲是完全可以承受的。但是,如果保护电路误判为短路状态,逆变器的性能指标则达不到技术要求,使整机的负载性能降低。过载保护,过热保护,电池低压保护等环节都需要一个时间相对准确的特定延迟。如果用RC模拟电路延时,由于元器件参数的分散性,会导致延时时间不准确,同时增加了电路元器件的用量。

本逆变器的保护模块M6仅用四个简单的比较器电路组成,分别施加了负载电流、电池电压、温度传感电压信号。当电路工作不正常时,模块M6输出的电压分别送至单片机的P3.2~P3.5四个输入端,经由单片机控制程序作判别或延迟后,从P1.1~P1.3、P3.7四个输出端口发出故障指示,用LED指示灯显示故障的状况,而由P3.0输出的电平则执行保护动作。通过这一办法使保护电路既简单又可靠。

5.结束语

本文提出的用单片机控制的高频正弦波逆变电路,使用价格低廉的8位带电刷写Flash

ROM单片机实现正弦波的脉宽调制及保护控制,并且在单相1千瓦以下的小型逆变器上作了实际应用,其电路调试简单,输出电压稳定,工作可靠,性能良好。主要缺点是空载输出波型失真稍大,但由于其电路平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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