基于AVR单片机的数字正弦逆变电源设计

一种基于单片机控制的逆变电源电路设计摘要：本文主要介绍一种以单片机为核心控制器，能够输出交流电压的逆变电源系统，并且实现了对频率的改变，为用电器的不同电压需求提供了方便。

关键词：SCT，逆变，电源Abstract: This paper introduces a single-chip microcomputer as the core controller, to the output voltage of the inverter power supply system, and the realization of frequency change, providing convenience for different voltage requirements for electrical equipment.Keywords: SCT, inverter, power supply一、系统总体方案设计本系统是以STC12C5A60S2单片机作为主控制芯片而实现的逆变电源，驱动元件使用的是IR2110，，单片机产生SPWM波的方法是采用等面积法，采用此方法可以实现正弦波的输出，频率可以调节是通过对程序的控制来实现的，进而最终可以设计出直流到交流的逆变过程。

1.1、脉宽调制器（SPWM）用STC12C5A60S单片机，此单片机为新一代的51单片机，它的flash为64k，具有两路的PWM输出，脉宽可以通过软件的方式来调节，优点是：不仅具有较高的精度，而且具有不复杂，价格不高的外围电路。

1.2、SPWM控制方案有两种SPWM控制的方案：单极性与双极性调制法。

在单极性法中生成的SPWM信号有正、负和0三种电平，在双极性法中生成的却仅有正、负两种电平。

通过对比二者产生的SPWM波可以得知：当二者的载波比相同时，双极性SPWM所生成的波中所含谐波量较单极性的要大；而且在正弦逆变电源控制当中，双极性SPWM波控制不够简单。

单片机的正弦波输出逆变电源的设计引言正弦波输出逆变电源是一种将直流电能转换为交流电能的电子设备。

它通常使用高频开关电路和滤波电路来实现，其中单片机作为控制核心，通过合理的算法实现正弦波输出。

本文将详细介绍单片机的正弦波输出逆变电源的设计。

一、逆变电源的基本原理逆变电源的基本原理是将直流电源转换成交流电源。

其过程主要分为两个步骤：第一步是将直流电源通过高频开关电路进行变换，得到一个方波电压；第二步是通过滤波电路，将方波电压转换为正弦波电压。

单片机的作用主要是控制高频开关电路的开关时间和频率，以及正弦波的频率、幅值和相位。

二、逆变电源的设计要求1.输出电压幅值和频率稳定，符合工作要求；2.高频开关电路的开关频率和占空比可以根据需要进行调整；3.对输出电流和电压进行保护，防止过流和过压等问题；4.控制算法简单实用，易于实现。

三、逆变电源的设计流程1.确定逆变电源的工作要求，包括输出电压、频率和功率等参数；2.根据要求选择合适的高频开关电路和滤波电路，确定开关元件和滤波元件的参数；3.设计单片机的控制电路，包括输入电路、输出电路和控制算法等；4.开发逆变电源的控制程序，编程实现正弦波的生成和输出；5.对逆变电源进行电路调试和性能测试，进行优化和改进；6.进行逆变电源的实际应用，检验其性能和可靠性。

四、逆变电源的主要设计问题1.高频开关电路的设计高频开关电路是逆变电源的核心部分，其性能会直接影响电源的输出质量。

在设计高频开关电路时，需要注意选择合适的开关元件和驱动电路，保证开关频率和占空比的稳定性。

同时，还需要考虑功率损耗、电磁干扰等问题。

2.单片机控制算法的设计单片机的控制算法决定了正弦波的生成和输出质量。

常用的控制算法有PWM控制、SPWM控制和SVPWM控制等。

在设计控制算法时，需要根据输出要求选择合适的算法，并进行模拟仿真和实际测试，以得到最佳的输出效果。

3.滤波电路的设计滤波电路是将高频开关电路输出的方波电压转换为正弦波电压的关键部分。

基于AVR单片机的三相正弦波变频电源设计
孙静
【期刊名称】《黎明职业大学学报》
【年(卷),期】2007(000)001
【摘要】介绍了基于AVR单片机的三相正弦波多频电源设计原理、主要电路设计与计算及软件设计等.该系统采用AVR单片机ATmega16L作为控制器产生输出信号驱动晶体管,利用等效面积法生成SPWM脉冲,实现正弦波变频电源,具有过流保护,液晶显示,键盘输入等功能.主电路的逆变部分采用了IR2110芯片进行驱动,简化了驱动电路.
【总页数】5页(P35-39)
【作者】孙静
【作者单位】黎明职业大学电子工程系,福建,泉州,362000
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.基于IM14400的三相正弦波变频电源设计 [J], 周严;邱晓筱;周颖
2.基于PIC单片机的三相正弦波变频电源的设计 [J], 张华林
3.基于DSP的单相正弦波变频电源设计与应用 [J], 白刚
4.基于嵌入式系统S TM32的三相正弦波交流电源设计与实现 [J], 胡玫;王永喜
5.基于XC164单片机的智能化三相正弦波变频电源 [J], 陈晓明;羊彦;景占荣;张秀华
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于AVR单片机的逆变电源系统设计方案201组叶晓辉李欣陈东针对现代电源变频调幅的要求,提出了利用对称规则采样原理产生SPWM信号，选用ATmega16单片机,设置其16位计时器为相位修正PWM模式产生SPWM 信号，结合查表及在线计算方法，实现变频调幅.同时利用其内部集成的AD模块对逆变桥输出进行采样并进行均值滤波处理，实现对系统的PI闭环控制.采用IR2110作为驱动桥,并通过全桥逆变电路及LC无源滤波实现正弦波的输出.系统加入过温过流监测模块，并有人机交互界面（键盘和显示）。

一、SPWM对称规则采样法对称规则采样法是从自然采样法演变而来的，它由经过采样的正弦波(实际上是阶梯波）与三角波相交,由交点得出脉冲宽度。

这种方法只在三角波的顶点或底点位置对正弦波采样而形成阶梯波.对称规则采样法原理图如图1所示.图 1 对称规则采样法原理图若以单位量1代表三角载波的幅值UC，则正弦调制波的幅值UR就是调制比M。

图中的三角波和正弦波都是经过向上平移单位量1得到的,与过横坐标轴得到的结果一致。

利用底点采样，根据相似三角形原理,可得关系式其中：M是调制比，0≤M≤1；ω为正弦信号波角频率；tD为在三角波的负峰对正弦信号波的采样时刻;δ是开通时刻脉冲宽度;Tc为三角波载波周期.因此可得开通时刻的脉冲宽度：其中N为载波比，2π/N三角波周期TC所对应的弧度，K为一个周期内采样计数值.由以上分析得比较单元1的比较寄存器的值为式中Tt为通用定时器1的时钟周期.二、系统硬件设计本系统采用ATMEL公司的ATmega16单片机作为数字控制系统的核心，利用ATmega16产生SPWM信号并进行电压采样处理.逆变电源系统主电路采用单相全桥逆变电路，由4个IGBT作为功率管组成全桥逆变电路,该电路具有控制方便，功率管利用率高;控制方式采用全数字的控制方式.系统结构框图如图2所示.图2 系统结构框图本设计电路为单相全桥逆变电路，如图3所示,主电路是典型的AC-DC—AC逆变电路。