单相正弦波变频电源设计

单相正弦波逆变电源设计原理逆变拓扑结构主要有全桥逆变拓扑、半桥逆变拓扑和H桥逆变拓扑等。

其中，全桥逆变拓扑是应用最广泛的一种结构。

其基本原理是通过四个功率开关器件（IGBT、MOSFET等）将直流电源分别与交流负载的两端相连，通过对这四个开关器件进行不同的控制，实现正负半周期交替地对交流负载端进行开关切换，从而输出正弦波形的交流电信号。

控制策略是逆变电源设计中的关键，其主要目标是根据输入直流电源电压的大小和方向，调整开关器件的通断时间，使输出交流电信号能够呈现出正弦波形。

常见的控制策略包括PWM控制策略和SPWM控制策略。

其中，PWM（脉宽调制）控制策略通过对比输入直流电压与参考正弦波形的大小关系，调整开关器件的通断时间比例，以保证输出电压信号的波形准确度。

SPWM（正弦PWM）控制策略则通过比较输入直流电压与参考正弦波形的大小关系，调整开关器件的通断时间点，以保证输出电压信号的谐波失真程度较小。

滤波电路是为了进一步提高逆变电源输出电压信号的波形质量，减小谐波失真。

其主要由电感、电容等元件组成。

一般而言，设计中采用LC滤波器结构来实现对输出正弦波形谐波成分的滤除。

滤波器的参数选择与设计是设计过程中的关键环节，通过合理选择滤波器的参数可以实现输出电压稳定，谐波失真小的效果。

此外，逆变电源设计中还需要考虑过温保护、过压保护、过流保护等安全措施，以保证电源的稳定性和可靠性。

这些保护功能通过在逆变电源系统中加入温度传感器、电流传感器以及相应的控制电路来实现。

总之，单相正弦波逆变电源的设计基于逆变拓扑结构、控制策略和滤波电路的原理，通过合理的参数选择和安全措施的设计，可实现稳定、可靠、高质量的正弦波形交流电信号输出。

毕业设计（论文）开题报告单相正弦波变频电源设计
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开题时间：2012 年3月26 日
一、总体说明
在开题报告中要求给出你对课题的理解，类似的研究在国内外的进展情况，你对系统设计的初步设想，主要需要解决的技术难题和解决思路，同时应给出课题的时间安排。

二、开题报告内容
1．毕业设计（论文）课题的目的、意义、国内外现状及发展趋势
2．课题主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）
3．完成课题的实验条件、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施
4．毕业设计（论文）实施计划(进度安排)
5．参考文献
三、撰写要求
1．报告字数不少于3000字
2．报告内容一律用A
纸打印
4
3. 上交时间为毕业设计第三周周末。

（D题）单相正弦波变频电源摘要本设计电路使用NE5532组成一个文氏电桥振荡器，它的特点是起振容易，波形失真很小，频率也很稳定，其震荡频率由电阻电容决定，当电容选定为标准的的104时，电阻为时频率刚好为50HZ左右。

用一个可调电位器作为反馈调节电位器，可以调节振荡器输出的正弦波的幅度，从振荡器出来的正弦波分成4路，2路进入由2个NE5532组成的精密整流电路变成馒头波；2路进入由两个NE5532组成的同步波发生电路变成方波。

本设计的载波振荡器的核心是一块NE555时基电路.它实际上是一个高线性度的三角波发生器,三角波频率由电阻电容决定，当三角波的频率约为20K,能满足SPWM调制电路的要求.为确保三角波的线性度,由三极管为电容充放电回路组成恒流源.三角波信号经三极管的射极输出,分别送到SPWM调制器的同相端和反相端.调制电路实际上是为电压比较器,它把20K的三角波信号和100HZ的馒头波信号进行比较,在两个运放的输出端分别输出二路极性相反的SPWM信号。

关键词：SPWM波文氏电桥 H桥目录摘要...................................................... (2)目录........................................................ .. (3)1 设计任务与要求........................................................ .. (4)设计任务........................................................ (4)设计要求........................................................ (4)2 方法比较与论证........................................................ .. (4)方案设计........................................................ (4)方案论证........................................................ (4)方案对比........................................................ (4)3 硬件设计........................................................ (5)文氏电桥振荡器........................................................ .. (5)精密整流电路、加法电路........................................................ ..5SPWM波发生器、同步波发生电路 (6)时序电路 (7)H桥逆变电路 (7)过流保护电路....................................................... .. (8)电源电路........................................................ (8)4 系统测试与调试........................................................ (9)信号板电路的调试........................................................ .. (9)接上H桥联调........................................................ .. (9)5 设计总结........................................................ .. (10)1、设计任务与要求设计任务设计并制作一个单相正弦波变频电源，其原理框图如图1所示。

一种新颖的单相正弦波变频电源一种新颖的单相正弦波变频电源苏发军张兵陈培巾贵州电子信息职业技术学院电子培训班第4组100041号摘要本文提出了一种不使用产生SPWM（正弦波脉宽调制）波形的专用芯片，而实现单相正弦波变频的电源设计方案，其输出为（20－100）Hz 的单相对称交流电。

该系统具有如下特色：（1）为了保证系统输入电压的调整率，在整流电路与逆变器之间设计了Buck 电路，保证了直流母线电压的稳定；(2)为了在改变输出频率时，保持单相正弦参考信号的幅度稳定，且设有自动增益控制；(3)为了在变频、改变输入电压、改变负载过程中，保证输出电压稳定，采用反馈控制。

经实验观察，输出正弦波质量高，失真度小于5％，输出电压稳定可靠。

关键词单相正弦波变频；自动增益控制；独立反馈。

目录1.系统设计 (1)1.1设计要求 (2)1.1.1设计任务 (3)1.2方案比较 (3)1.2.1总体思路 (4)1.2.2单元电路的设计 (5)2.元器件选择及参数的分析与计算 (6)2.1系统调试记录表如下： (6)2.2.2元器件清单表……………………………………………………………… (7)2.2.3参考文献: (8)3.结束语: (8)3.1附图： (9)1. 引言变频电源在各行各业的应用日益广泛，目前，工程实际中应用最多的是一种称之为SPWM（正弦波脉宽调制）法的变频电源。

SPWM 技术是一种调制信号正弦化的PWM 技术，与直流变换电路的PWM 技术相比，区别仅在于调制信号（控制信号），在DC/DC电路中，控制信号只有幅值和极性的变化，但是在DC/AC 电路中，控制信号变成幅值和频率均可变化的周期信号，如何利用硬件或硬、软件相结合的办法经济﹑实用的实现高性能的SPWM 控制策略，便成了人们现在需要解决的问题。

随着集成技术的发展，目前市场上已经有了专用的单片机和专用的大规模集成电路，例如HEF4752，SA4828，SLE4520 等等，而且还会有一些新的芯片不断面世，但其价格一般都比较昂贵，硬件投资大，本文介绍一种新颖的单相正弦波变频电源的设计方法，该方法不使用产生SPWM（正弦波脉宽调制）波形的专用芯片，并且能够满足：（1）频率在（20Hz～100Hz）范围内可调，且输出电压有效值为15V～36V的可调单相交流电。

单相正弦波逆变电源-设计单相正弦波逆变电源摘要：本单相正弦波逆变电源的设计，以12V蓄电池作为输入，输出为36V、50Hz的标准正弦波交流电。

该电源采用推挽升压和全桥逆变两级变换，在控制电路上，前级推挽升压电路采用SG3525芯片控制，闭环反馈；逆变部分采用驱动芯片IR2110进行全桥逆变，采用U3990F6完成SPWM的调制，后级输出采用电流互感器进行采样反馈，形成双重反馈环节，增加了电源的稳定性；在保护上，具有输出过载、短路保护、过流保护、空载保护等多重保护功能电路，增强了该电源的可靠性和安全性；输出交流电压通过AD637的真有效值转换后，再由STC89C52单片机的控制进行模数转换，最终将电压值显示到液晶12864上，形成了良好的人机界面。

该电源很好的完成了各项指标，输入功率为46.9W，输出功率为43.6W，效率达到了93%，输出标准的50Hz 正弦波。

关键词：单相正弦波逆变DC-DC DC-AC SPWMAbstract: The single-phase sine wave inverter power supply design, battery as a 12V input and output for the 36V, 50Hz standard AC sine wave. The use ofpush-pull power booster and two full-bridge inverter transform，in the control circuit, the pre-boost push-pull circuit using SG3525 chip control,closed-loop feedback;inverter driver IC IR2110 in part to the use of full-bridge inverter using SPWM modulation U3990F6 completed,level after the use of current transformer output sampling feedback. The feedback link in the formation of a double and increase the stability of power. In protection, with output overload, short circuit protection, over current protection, the protection of multiple no-load protection circuit,which enhancing the reliability of the power supply and safety.AC voltage output of the AD637 True RMS through conversion, and then from the control of single-chip STC89C52 analog-digital conversion, the final value of the voltage to the liquid crystal display 12864 on the formation of a good man-machine interface. The completion of the power good indicators, input power to 46.9W, output power of 43.6W, the efficiency reached 93%, 50Hz sine wave output standards.Key words: Single-phase sine wave inverter DC-DC DC-AC SPWM目录1.系统设计 (4)1.1设计要求 (4)1.2总体设计方案 (4)1.2.1设计思路 (4)1.2.2方案论证与比较 (5)1.2.3系统组成 (8)2.主要单元硬件电路设计 (9)2.1DC-DC变换器控制电路的设计 (9)2.2DC-AC电路的设计 (10)2.3 SPWM波的实现 (10)2.4 真有效值转换电路的设计 (11)2.5 保护电路的设计 (12)2.5.1 过流保护电路的设计 (12)2.5.2 空载保护电路的设计 (13)2.5.3 浪涌短路保护电路的设计 (14)2.5.4 电流检测电路的设计 (15)2.6 死区时间控制电路的设计 (15)2.7 辅助电源一的设计 (15)2.8 辅助电源二的设计 (15)2.9 高频变压器的绕制 (17)2.10 低通滤波器的设计 (18)3.软件设计 (18)3.1 AD转换电路的设计 (18)3.2液晶显示电路的设计 (19)4.系统测试 (20)4.1测试使用的仪器 (20)4.2指标测试和测试结果 (21)4.3结果分析 (24)5.结论 (25)参考文献 (25)附录1 使用说明 (25)附录2 主要元器件清单 (25)附录3 电路原理图及印制板图 (28)附录4 程序清单 (39)1.系统设计1.1设计要求制作车载通信设备用单相正弦波逆变电源，输入单路12V直流，输出220V/50Hz。

基于stm32的单相正弦变频稳压电源本项设计的的要求是：输入40V到60V。

输出稳定的有效值18V，80W。

重载超过5A时，过流保护。

输出正弦波频率在20Hz到60Hz可调，步进为1Hz。

我们做的DC/AC主电路采用全桥式，双极性SPWM，驱动芯片采用IR2110，极容易烧毁，使用时应倍加小心。

用电流互感器采电流，电压互感器采电压，电压经过全波整流后送到stm32里。

这个设计大部分工作由软件完成。

难点在于要调度好中断之间的关系，理解PI的整个控制过程。

如果理解有偏差，就会出现无论怎么改变PI的系数，输出都稳不了压。

同时，硬件电路也要做好。

做电源不要引太多线出来，易受到干扰。

尽量避免使用过零比较器，因为过零比较器的上升沿下降沿极不稳定，易导致单片机误触发。

下面在多分享下我做这个设计时的调试经验：1，利用高级定时器TIM1，产生SPWM，中断优先级一定要设成最高抢断式2，带重载时波形会失真，原因主要是死区时间和开关管损耗，可以尝试下改小死区时间。

3，我的PI思路是这样的，在一个正弦波周期内，做一次PI。

具体实现方法是：电压互感器采过来的经全波整流的波对应一个比较器产生的方波，正弦波过零时产生上升沿翻转，触发单片机开始定时，技术到四分之一个周期时，打开AD和DMA，在峰值处连续采14个点，然后排序，去掉最大的三个和最小的三个，然后相加求平均值。

做一次PI，在下个正弦波开始时，赋给Ma。

这里关键是AD一定要采的准，可以设置电平翻转来用示波器观察是不是在峰值附近采值。

下面给出全部代码：main.h#ifndef __MAIN_H#define __MAIN_Hvoid RCC_Configuration(void);void NVIC_Configuration(void);void GPIO_Configuration(void);void ADC_Configuration(void);void TIM_Configuration(void);void ADC_DMAInit(void);void EXTI_Configuration(void);void display1(void);void display2(void);void display3(void);void display4(void);void display5(void);void pinlvzhuanhua(void);#endifmain.c#include "stm32f10x_lib.h"#include "stm32f10x_it.h"#include "stm32f10x_dma.h"#include "stm32f10x_adc.h"#include <stdio.h>#include "lcd1602.h"#include "juzhenkey.h"#include "main.h"/* Private typedef -----------------------------------------------------------*//* Private define ------------------------------------------------------------*//* Private macro -------------------------------------------------------------*//* Private variables ---------------------------------------------------------*//* Private function prototypes -----------------------------------------------*//* Private functions ---------------------------------------------------------*//******************************************************************** ************ Function Name : main* Description : Main program.* Input : None* Output : None* Return : None********************************************************************* **********/#define N 14#define ADC1_DR_Address ((u32)0x4001244c)unsigned short ADCConvertedValue[N];EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;ErrorStatus HSEStartUpStatus;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure1;float xianshi=0.0;u8 i=0;u8 v1=0,v2=0;u8 p1=0,p2=0,p3=0;u8 pp=0;u8 Time50Ms=0;float nn=0.4;vu16 pulse=0;vu16 Period=20;s8 shuzi[]="0123456789";s8 pinlv[]="20HZ";s8 dianya[]="18V";s8 table[]="0.000V";s8 ma[]="0.00";s8 OverCurrent[]="OverCurrent!!!";u8 pinlvshezhi=20;u8 dianyashezhi=18;u8 flag1=0;u8 flag2=0;u8 OverCurrentFlag=0;float del=0.4;int main(void){#ifdef DEBUGdebug();#endifpinlvzhuanhua();RCC_Configuration();GPIO_Configuration();DelayXms(60);Lcd_Init();DelayXms(20);display1();TIM_Configuration();NVIC_Configuration();EXTI_Configuration();CH451_Init();ADC_Configuration();ADC_DMAInit();DelayXms(60);Lcd_Init();display1();/* Infinite loop */while (1){if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_5)){TIM_Cmd(TIM1, DISABLE);TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, DISABLE);Lcd_Init();display5();OverCurrentFlag=1;DelayXms(200);}elseif((!(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_5)))&&(OverCurrentFlag==1)) {TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);Lcd_Init();OverCurrentFlag=0;}elseif((!(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_5)))&&(OverCurrentFlag==0)) {DelayXms(200);display2();DelayXms(200);display3();}}}void RCC_Configuration(void){RCC_DeInit(); //将外设RCC寄存器重设为缺省值RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);//使能HSE，即外部高速晶振HSEStartUpStatus=RCC_WaitForHSEStartUp();//等待HSE就绪if(HSEStartUpStatus==SUCCESS){FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);//使能预取指令缓存FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); //设置代码延时值Flash 2 wait state RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); //设置AHB时钟HCLK=SYSCLK RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);//设置高速AHB时钟PCLK2=HCLK RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);//设置低速AHB时钟PCLK1=HCLK/2 RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9);//设置PLL时钟源及倍频系数PLLCLK=8MHz*9=72MHzRCC_PLLCmd(ENABLE);//等待PLL就绪while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY)==RESET){}RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);//选定PLL为系统时钟源while(RCC_GetSYSCLKSource()!=0x08){}//确认PLL作为系统时钟源}RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1|RCC_APB2Periph_AFIO,E NABLE);RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1|RCC_AHBPeriph_DMA2,E NABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1|RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 | RCC_APB1Periph_TIM3|RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div4);}void EXTI_Configuration(void){EXTI_DeInit(); //将EXIT寄存器重设置为缺省值GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC, GPIO_PinSource6); //设置为外部中断EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line6; //设置外部中断线EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //设置EXTI线路为重点请求EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //设置输入线路为下降沿为中断请求EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; //中断使能EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD, GPIO_PinSource1); //设置为外部中断EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line1; //设置外部中断线EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //设置EXTI线路为重点请求EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; //设置输入线路为下降沿为中断请求EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; //中断使能EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);// EXTI_GenerateSWInterrupt(EXTI_Line5);EXTI_ClearFlag(EXTI_Line6|EXTI_Line1);EXTI_ClearFlag(EXTI_Line1|EXTI_Line1);// EXTI_ClearFlag(EXTI_Line0);}void NVIC_Configuration(void){NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;#ifdef VECT_TAB_RAMNVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0);#else /* VECT_TAB_FLASH */NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);#endif/* Enable the TIM1 global Interrupt */NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =TIM1_UP_IRQChannel ;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/* Enable the DMA Interrupt */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =DMA1_Channel1_IRQChannel;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/* Enable the EXTI9_5 global Interrupt */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQChannel;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQChannel;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/* Enable the TIM2 global Interrupt */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =TIM2_IRQChannel;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQChannel;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd =ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQChannel;// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =1;// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =3;// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd =ENABLE;// NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}void GPIO_Configuration(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//配置1602的控制端RS RW EGPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_13; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);/* GPIOC Configuration: Channel 1, 2 and 3 as alternate function push-pull */ //配置D8--D15 为1602数据口GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10| GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);/**********************键盘*****************************/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IPU; //上拉输入GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IPD; //下拉输入GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);/**********************键盘*****************************/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;//GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); //AD输入测电压// GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;// GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //下拉输入测电压// GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;// GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //下拉输入测电流方波GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);/*根据GPIO_InitStructure中指定的参数初始化外设GPIOx 寄存器*/ /* PE8设置为功能脚(PWM)PE9 设置为PWM的反极性输出*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM1,ENABLE); //TIM1复用功能完全映射/* PE10设置为功能脚(PWM)PE11 设置为PWM的反极性输出*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM1,ENABLE);}void ADC_Configuration(void){ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;/*将ADC1配置在独立转换，连续转换模式下，转换数据右对齐，关闭外部触发*/ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;//每个通道独立工作/*扫描转换模式开启：ADC扫描所有ADC_SQRx寄存器(规则转换通道）和ADC_JSQR寄存器（注入转换通道，即不规则转换通道）*/ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=DISABLE;ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE;//连续转换模式开启//关闭ADC外部触发，即禁止由外部触发模数转换*/ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;ADC_InitStructure. ADC_NbrOfChannel =1;ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);//规则组通道设置:将ADC1的通道设为Channel_8(PB0),采样周期为71.5ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_8,1,ADC_SampleTime_1Cycles 5);ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE);//将ADC1与DMA关联，使能ADC1的DMA ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);ADC_ResetCalibration(ADC1);//ADC1复位校准while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));ADC_StartCalibration(ADC1);//启动ADC1校准while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//检测ADC1校准是否结束ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//软件启动ADC1进行连续转换}void ADC_DMAInit(void){DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;DMA_DeInit(DMA1_Channel1);//复位后开启DMA1的第一通道//DMA对应的外设基地址DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr=ADC1_DR_Address;//转换结果的数据大小DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize= DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)ADCConvertedValue;//DMA的转换模式:SRC模式,从外设向内存中传送数据DMA_InitStruct.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC;DMA_InitStruct.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable;//DMA传送数据的尺寸,ADC是12位的,用16位的HalfWord存放DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord;//接收一次数据后，目标内存地址自动后移，用来采集多个数据DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable;//接收一次数据后,设备地址是否后移，ADC不用后移，如果是内存需要后移DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable;//转换模式：常用循环缓存模式。

单相正弦波变频电源的设计摘要：介绍由单片机和SA4828研制的单相变频电源。

提出了用高精度三相可编程PWM集成芯片SA4828与89C52单片机控制技术相结合的单相变频电源的设计方案。

给出了系统总体构成和主电路设计，介绍了SPWM产生器SA4828和工作原理，SA4828全数字操作、工作方式灵活、频率范围宽、精度高功能强，可实现系统的智能化设计。

文中详细介绍了采用单片机AT89C52和SPWM产生器SA4828组成系统控制器的软硬件设计。

利用专用集成电路SA 4828 设计变频器, 可以大大简化硬件电路的设计和软件编程。

它以SA4828作为SPWM信号发生器, 经过驱动电路控制IPM模块, 产生三相变频电源。

配以单片机、键盘、L ED 显示器及转速编码器, 构成闭环调速系统。

实验表明，由SA4828为控制芯片的变频电源结构简单、输出波形好、性能稳定可靠，适合于中、小功率的应用场合。

关键词：正弦脉宽调制（SPWM）；SA4828；逆变电源；单片机Design of Single-phase sine wave variable frequencypower sourceAbstract：The Single-phase sine wave variable frequency power source based on MCU AT89C52 and SPWM generator IC SA4828 is introduced in this paper. The design proposal of Single-phase sine wave variable frequency power source was proposed using the MCU 89C52 control technology unified with high accuracy three-phase programmable PWM integrated chip SA4828. The system construction and main circuit design of variable frequency power are given,the function feature and operation principle of SPWM generation IC SA8282 is described.The hardware and software design of controller by using AT89C52 and SA8282 is discussed in detail in this paper. Making use of the special IC SA 4828 to design an inverter can greatly simplify both the hardw are and softw are. The SA4828 used as SPWM signal generato r cont ro ls the IPM via driver circuits to produce variable frequency power supply. The speed adjusting system consist ing of SCC, KB, LED display and speed coder is tested and excellent performance is achieved.Experimental results shown the output voltage waveform is quite good,the performance meets the demand. Keywords：SPWM; SA4828; inverter; MCU1 前言 (4)1.1变频电源应用背景及领域 (4)1.2变频电源的研究现状及发展趋势 (5)2 变频电源基本原理 (6)2.1 SPWM 的原理 (6)2.2变频电源系统结构简要介绍 (9)3 AT89C52单片机介绍 (11)4 SA4828介绍 (14)5 变频电源硬件电路设计 (15)5.1变换电路选择 (15)5.2主电路设计 (15)5.3 SPWM逆变器的设计 (16)5.4控制电路设计 (18)5.5 IGBT驱动电路设计 (19)5.6 电压、电流、频率测量电路 (19)5.6键盘、显示电路 (21)6 软件设计 (25)7 抗干扰措施 (26)结束语 (27)[参考文献] (28)致谢 (29)目前，变频电源大多采用正弦脉宽调制，即所谓SPWM技术。

单相正弦波变频电源设计报告作者：徐晓超高莹张晖（长春理工大学）指导教师：赵秋娣摘要本单相正弦波变频电源，通过整流滤波、逆变和单片机软件程序及其相应的控制电路采用脉宽调制电压的方法很好的实现了任务要求，即通过全桥整流滤波电路将整流过的信号，经过脉宽调制、高频滤波后转变成输出电压有效值为15V～36V可调、最大负载电流有效值为1A的单相正弦信号，其频率在20Hz~100Hz范围内可调。

当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～1A 时，误差的绝对值小于5%，同时还具有过流保护功能，保护时自动切断输入交流电源。

完全满足了题目的要求。

本设计在很好的满足基本要求的基础上，还设计了硬件电路及相应软件程序来实现对单相正弦波变频电源的输出电压、电流、频率和功率的的测量功能。

整个装置具有输出稳定、误差小、失真度小等优点。

图1-1 总体原理框图一、方案设计与论证1、隔离变压器隔离变压器是整个装置是入口，将220V民用交流电源转换成有效值为50V交流电源，传送给整流电路。

2、整流方案实现交直流转换，入口为220V民用交流电，出口电压稳定在50V左右。

通过整流，将前极输送来的有效值为50V交流电信号，转变为45V左右的直流电信号，提供给逆变电路使用。

本设计采用一个Ⅱ型整流电路，将50V的交流电整流并经过电阻分压测得电压；经过二极管分流测得电流，从而得到输出功率。

、3 3逆变方案逆变电路是整体电路设计中最核心的部分，其中包含着一大亮点设计。

将直流信号转变为单相正弦信号的方法很多，我们这里选择用脉宽调制电压的方法巧妙的实现了这一转变，即通过改变脉冲的宽窄来改变电压的幅度。

（1）、脉冲的输出脉冲输出的宽度随着时间按照正弦波的幅值规律变化；脉冲个数随着时间与正弦波的频率成反比；一路脉冲串只在正弦周期的正半周内发出，在另半个周期内维持低电平；另一路脉冲串只在正弦周期的负半周发出，在另半个周期内维持电平。

保证了四支功率管正负半周轮流导通。

单相正弦波逆变电源设计原理首先，交流输入滤波电路用于将输入的交流电进行滤波，以降低输入电压的纹波和噪音。

一般采用电容器和电感器的组合，形成LC滤波网络。

电容器能够通过充电和放电来平滑输出电压，电感器则能够抑制高频噪音的传播，从而实现低纹波电压输出。

其次，逆变电路是实现直流电源到交流电源转换的关键部分。

典型的逆变电路包括全桥逆变电路和半桥逆变电路。

全桥逆变电路由四个开关元件（MOSFET或IGBT）和四个二极管组成，通过控制开关元件的通断状态，实现对输出电压的控制。

进而可以实现正弦波形的输出。

半桥逆变电路与全桥逆变电路类似，只是使用两个开关元件和两个二极管。

最后，控制电路用于控制逆变电路中开关元件的开关状态和频率，使得输出电压与输入电压一致。

控制电路一般由微控制器或专用控制芯片实现，通过采集输入电压和输出电压的信息，经过处理后控制开关元件的动作。

其中，开关元件的开关频率可以通过改变控制信号的频率来实现。

此外，还需要考虑过电流保护、过温保护等电路设计，以保证逆变电源的稳定和安全运行。

在实际设计中，需要根据具体需求选择合适的元器件和参数，如开关元件的功率、并联电容的容值、电感器的电感值等。

同时，还需要结合电路板的布局和散热设计，以确保逆变电源的工作效率和可靠性。

总结起来，单相正弦波逆变电源设计的原理主要包括交流输入滤波电路、逆变电路和控制电路。

通过滤波、逆变和控制，实现将直流电源转换为交流电源，并输出正弦波形。

设计时需要考虑元器件选择、参数设计和电路布局等因素，以保证逆变电源的稳定和可靠运行。

单相变频电源设计一、设计原理单相变频电源的设计基于电力电子技术原理，通过将输入的交流电源转换成中间直流电源，再通过逆变器将直流电压转换为可调频率的交流电压输出。

其设计主要包括三个部分：整流变换部分、逆变器输出部分和控制调节部分。

1.整流变换部分：整流变换部分用于将输入的交流电源转换成直流电压，常见的方式有整流桥式整流电路和降压变压器整流电路。

整流桥式整流电路由四个二极管组成，将输入的交流电源的正半周和负半周分别转换成直流电压。

降压变压器整流电路则通过变压器将输入电压降低，并利用二极管来进行整流。

2.逆变器输出部分：逆变器输出部分将中间直流电压转换为可调频率的交流电压输出。

常见的逆变器有全桥式逆变器、半桥式逆变器和单臂逆变器等。

全桥式逆变器由四个开关器件组成，可以输出双向开关的交流电压。

半桥式逆变器由两个开关器件组成，输出单向开关的交流电压。

单臂逆变器则由一个开关器件组成，输出单向开关的交流电压。

3.控制调节部分：控制调节部分用于控制整个变频电源的输出频率和幅值，常用的控制方法有PWM调制和SPWM调制。

PWM调制通过改变开关器件的导通时间来调节输出电压的有效值，可以精确控制频率和幅值。

SPWM调制则是通过改变开关器件的导通时间和导通间隔来调节输出电压的频率和幅值，能够获得较好的波形质量。

二、基本结构单相变频电源的基本结构包括整流变换部分、逆变器输出部分、控制调节部分和滤波电路。

其中整流变换部分将输入交流电源转换为中间直流电压，逆变器输出部分将中间直流电压转换为可调频率的交流电压输出。

控制调节部分根据输入信号控制逆变器的开关器件，以实现输出电压的调节。

滤波电路主要用于消除输出电压中的谐波成分，提高电源的纹波电压。

三、相关应用1.电机控制：单相变频电源可以控制电机的转速和转向，用于驱动风机、水泵、压缩机等设备。

通过调节电压频率，可以实现电机的变频控制，提高电机的效率和运行稳定性。

2.电力调节：单相变频电源可以应用于电力调节和电力负荷模拟器。

摘要随着科技和现代工业的发展，变频电源在当今社会的发展起着非比寻常的作用。

由于世界各国电网指标不统一，出口电器厂商需要电源模拟不同国家的电网状况，为工程师在设计开发、生产线测试及品保的产品检测、寿命、过高压/低压模拟测试等应用中提供纯净可靠的、低谐波失真、高稳定的频率和稳压率的正弦波电力输出；进口原装电器、设备的用户也需要对我国电网进行变压、变频以保证进口电器、设备的正常运转；满足航空电子及军事设备高频的需求。

本篇论文设计的变频电源属于单相正弦波交流电源(AC-DC-AC)。

此次电源系统设计包括主电路、控制电路和保护电路。

论文首先介绍了变频电源的发展情况；然后阐述了变频电源的工作原理；接着介绍电源系统(EG8010)方案的确定；紧接着详细介绍了系统电路设计，包括变频控制电路、保护电路以及驱动电路；其中变频控制电路采用了芯片EG8010线性可调电路；最后介绍了AT89C51单片机辅助系统的软件和硬件设计，包括设计的具体过程和调试结果，并给出了系统原理图和程序清单。

关键词：变频电源，EG8010，MOSFET，单相正弦波交流电源，逆变控制电路ABSTRACTWith the development of modern industry, science and technology, variable frequency power supply in today's society plays an unusual role. Due to the grid index is not uniform around the world, export electronics makers need power simulation grid conditions, in different countries for engineers in design, development, production line testing and quality assurance of product testing, life span, high voltage/low voltage simulation test applications provide clean and reliable, low harmonic distortion, high stable frequency and voltage regulation rate of sine wave power output. Import original electrical appliances, equipment users also need to the power grid variable voltage and frequency to ensure the normal operation of imported equipment in China so as to meet the needs of avionics and high frequency of military equipment.This paper design frequency conversion power belongs to the single-phase sine wave AC power (AC-DC-AC). The power supply system design including main circuit, control circuit and protection circuit. The development of variable frequency power supply is firstly introduced in the paper. Then the working principle of frequency conversion power is expounded on. The scheme of power supply system (EG8010) is applied in the development. And the system circuit design, including the frequency conversion control circuit, protection circuit and driver circuit are completed. Linear adjustable circuit of The EG8010 chip is adopted to control the frequency conversion. Finally, the software and hardware of introduced the AT89C51MCU auxiliary system are designed, including the specific process of the design and debug results, and the system schematic diagram and the program listing is given.Key Words: Variable frequency power supply, EG8010, MOSFET, Single-phase sinusoidal ac power supply, inverter control circuit目录第1章概论 (1)1.1 电源的基本概念 (1)1.2 变频电源与变频器的区别 (1)1.3 变频电源的分类 (1)1.4 变频电源的应用 (2)1.5 变频电源的发展趋势 (3)第2章变频电源的理论基础 (5)2.1 变频电源的基本原理 (5)2.2 变频电源的拓扑结构 (5)2.3 逆变电源介绍 (7)第3章变频电源系统方案设计 (10)3.1 系统方案选择 (10)3.2 逆变专用芯片选择方案 (10)3.2.1 EG8010芯片的描述 (11)3.2.2 EG8010的特点与应用领域 (12)3.2.3 EG8010的变频模式 (13)3.3 变频电源中逆变电路的方案 (14)第4章系统变频电路设计 (17)4.1 整流滤波电路设计 (18)4.2 控制模块设计 (19)4.3 驱动模块设计 (21)4.4 功率主板模块 (22)4.5 保护模块设计 (25)4.5.1 电流保护 (25)4.5.2 电压保护 (26)4.5.3 温度保护 (28)第5章微机控制系统设计 (30)5.1 硬件设计 (30)5.1.1 单片机最小系统 (30)5.1.2 温度传感器的设计 (31)5.1.3 数模转换器设计 (32)5.2 软件设计 (33)5.3 微机控制系统仿真与调试 (34)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (39)附录一：软件代码 (39)外文资料原文 (42)译文 (47)第1章概论第1章概论1.1电源的基本概念电源是向电子设备提供功率的装置，也称电源供应器，它提供计算机中所有部件所需要的电能。

单相正弦波变频电源摘要该变频电源以TI公司的430芯片msp430fe427为主控核心，内部调制生成SPWM信号，驱动全桥逆变电路，将直流电压转换成为交流电压，其幅值和频率可以通过430内部软件编写来进行调节。

本系统外接点阵液晶以及键盘，可以实时显示输出电压，电流，功率和交流电压频率，并且可以通过键盘设定电源输出电压的有效值和频率。

另外本电源具有过流保护功能，可在输出电流过大时切断交流输入端，提高系统的安全性和可靠性。

关键词：逆变过流保护AbstractThe frequency conversion power to TI company's 430 chips as the controller msp430fe427 core, internal SPWM modulation signal generation, drive the whole bridge inverter circuits, will be transformed into dc voltage ac voltage, the amplitude and frequency can through the 430 internal writing software to adjust. This system external LCD and keyboard, can real-time display output voltage, current, and power frequency and voltage, and can be set through the keyboard output power the effective value of voltage and frequency. In addition the power supply has the over-current protection function, can be in output current too big when the ac input, improve the reliability and safety of the system.Keywords: inverter over-current protection一，绪论在任何一个电路之中，电源是一个电路的最核心的模块，电源的设计指标关乎一个电路是否可以正常的工作，按照交流和直流的分类，电源可以分为交流电源和直流电源，可以将直流电源的频率看成是0，所以对于这两类的电源都会有两个重要的指标：幅值的稳定和频率的稳定。